臺北市立天文科學教育館

大約70億年前，宇宙中的恆星形成達到高峰之後開始減緩。我們的銀河系在當時可能是什麼樣的呢？天文學家利用韋伯太空望遠鏡發現了一個宇宙中的「問號」，這是由於距離上的罕見對齊造成的。研究人員表示據我們所知，在可觀察的宇宙中，類似的重力透鏡配置只出現過3～4次，因此這次的發現令人非常興奮，因為它展示了韋伯望遠鏡的強大，並且表示或許會往後可以發現更多類似的例子。

雖然之前哈伯望遠鏡曾觀測過這個區域，但形成問號形狀的紅色星系卻只有在韋伯的觀測下才顯現出來，這是因為哈伯探測到的光波長會被宇宙塵埃擋住，而韋伯的紅外線探測器則可以穿透塵埃，捕捉到更長波長的光。天文學家使用這兩臺望遠鏡觀察了星系團MACS-J0417.5-1154，因其質量非常巨大，能夠扭曲時空的結構，就如同放大鏡一樣，這讓天文學家得以看到星系團後方更遙遠星系的更多細節，但這種扭曲也會使星系的影像變得模糊，導致在天空中形成弧形甚至重複出現的視覺效果，這就是所謂的重力透鏡效應。

圖說：由韋伯所拍攝兩個遙遠、相互作用的星系，一個是正面的螺旋星系和一個從側面看的紅色灰塵星系（出現多次），在天空中描繪出一個熟悉的形狀。圖片來源：NASA, ESA, CSA, STScI, Vicente Estrada-Carpenter (Saint Mary's University)

韋伯所發現的紅色星系，以及先前哈伯所偵測到與它互動的螺旋星系，正以一種不尋常的方式被放大和扭曲，這需要遠處的星系、透鏡和觀察者之間有非常稀有的排列，稱之為「雙曲面重力透鏡」（hyperbolic umbilic gravitational lens）。這也解釋了為什麼在韋伯的影像中可以看到這對星系的5個影像，其中4個影像描繪了問號的上半部，而問號下方的小點是一個不相關的星系，僅僅是恰好在我們的視角位置上。

研究人員表示了解星系內恆星形成的時間、地點和方式，對於了解星系如何隨著宇宙歷史演變至關重要，同時使用哈伯的紫外線數據和韋伯的紅外線數據來顯示新恆星在星系中形成的位置。結果顯示這些星系中恆星形成非常普遍，光譜資料也證實了新發現的塵埃星系與面向我們的螺旋星系距離相同，它們很可能開始互相作用。問號對中的兩個星系都在幾個緻密區域顯示出活躍的恆星形成，這可能是因為兩個星系之間的氣體碰撞造成的。不過，這兩個星系的形狀並沒有顯著改變，所以我們可能看到的是它們相互作用的開始。這些星系是在數十億年前，當恆星形成達到最高峰時所看到的，其質量與銀河系當時的質量相近，韋伯使我們得以研究我們的銀河系在青少年時期會是什麼樣子。相關研究成果發表於《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》期刊上。（編譯／趙瑞青）

資料來源：WEBB