臺北市立天文科學教育館

近期研究團隊藉由韋伯太空望遠鏡，在極為遙遠的宇宙形成初期，發現5個由看起來如同細絲般的恆星流串連在一起，相互緊密依靠的原始球狀星團。此恆星流其實是一個由數百萬顆恆星所組成的星群，也就是在宇宙誕生後僅約4.6億年形成的極早期原始星系SPT0615-JD1。

至於為什麼星系看起來會像一條細長的恆星流，是因為它前方的星系團SPT-CL J0615−5746所產生的強大引力形成重力透鏡效應，將原始星系的形狀彎曲成細長的弧形，因此這個外形看起來像恆星流弧線的極早期原始星系SPT0615-JD1，就被稱為「宇宙寶石弧」。而星系團SPT-CL J0615−5746周圍，被稱為「宇宙寶石箱」的天空區域，也因為強大的重力透鏡效應，導致位於後方約宇宙誕生後5億年時期，黯淡的極早期天體亮度增加非常多，讓這裡成為觀測宇宙黎明時期演化的最佳「窗口」，也讓天文學家可以藉此瞭解，恆星與星團是如何在宇宙極早期形成，並聚集形成星系。

圖說：稱為「宇宙寶石箱」的星系團SPT-CL J0615−5746，是目前所知因其重力透鏡效應影響，讓後方的宇宙極早期天體亮度增幅最高的天空區域。仔細觀察星系團四周，可以發現許多因重力透鏡效應彎曲光線，而拉長成長條弧狀的後方星系影像。影像來源：ESA

宇宙黎明時期是指由宇宙中第一顆恆星形成開始，至宇宙誕生後約10億年這段時間。在大爆炸後約4億年起，充滿廣闊宇宙的濃密氫原子雲開始塌縮形成恆星，而恆星放射出來的強烈紫外線與恆星風將氫原子雲電離，間接形塑了極早期矮星系的結構與樣貌。近期藉由韋伯望遠鏡的強大性能，天文學家逐漸發現宇宙形成初期的樣貌與現行理論推算結果完全不同。原始星系異常明亮，代表它們正以前所未見的極高速率產生大量恆星。而產生恆星的方式，是在星系內龐大緻密的氣體塵埃分子雲中，直接塌縮形成球狀星團。

根據韋伯望遠鏡的觀測結果推算，在原始星系SPT0615-JD1中的5個原始球狀星團裏面，物質環境與恆星的密度非常高，至少是銀河系中恆星形成區的1000倍以上。而這些原始球狀星團的樣貌，也代表在宇宙極早期星系中，恆星是以群聚的方式一大群一大群地快速形成。而且這些星系聚集氣體塵埃的速度也一定非常快，必需在這些球狀星團由塌縮至開始發光，吹送大量恆星風電離星系中的氣體塵埃，進而抑制恆星形成的這段極短時間中，就成長至星系大小的規模。

圖說：右側影像是重力透鏡星系團SPT-CL J0615−5746的全貌，左側影像是該星系團中標註方形區域的放大圖，顯示有兩個不同星系的影像，因重力透鏡效應影響而嚴重扭曲成長條狀。其中，在紅位移值高達10.2的原始星系SPT0615-JD1影像中，首度觀測到正在形成的原始球狀星團。影像來源：ESA

圖說：左側影像是呈現原始球狀星團區域的放大圖，中央影像是將此區反白後，黑色位置即是星系中的原始球狀星團影像。其中分為A、B、C、D、E系列，相同英文字母開頭者代表是同一個球狀星團影像，因重力透鏡效應而扭曲分裂成數個影像。右側圖片是藉由電腦計算消除重力透鏡效應後，5個原始球狀星團在極早期星系中的分布位置圖。影像來源：Phys.org

未來研究團隊將進一步分析這些原始球狀星團的光譜，希望能夠瞭解宇宙極早期球狀星團的物理特性，標定星團的確切年齡，並追蹤星團中的恆星對於極早期星系演化的影響。（編輯／蔡承穎）

資料來源： Live Science