臺北市立天文科學教育館

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114-06-08天文新知彙整

上版日期：114-06-08

最大的宇宙地圖
在行星形成盤中發現生命基本化學物質
模擬恆星被黑洞吞噬的最終時刻
宇宙磁場與宇宙同齡的起源之謎
「殭屍星系」復活

最大的宇宙地圖原文

圖說：Six images of galaxies taken from nearly 800,000, from upper left to lower right: the present-day universe, and 3, 4, 8, 9 and 10 billion years ago.

圖片來源：M. Franco / C. Casey / COSMOS-Web collaboration

天文學家利用韋伯太空望遠鏡（JWST）創建了迄今為止最大的宇宙地圖，涵蓋近80萬個星系，挑戰了早期宇宙形成理論。
地圖揭示了宇宙大爆炸後僅10億年內的星系分佈，顯示早期宇宙中星系形成速度比預期更快，挑戰現有宇宙演化模型。
研究發現早期宇宙中存在大量類似銀河系的螺旋星系，以及超大質量星系，這些星系的形成效率高於預期，顯示宇宙早期可能更活躍。
JWST的近紅外相機（NIRCam）與先進數據分析技術，使研究人員能精確觀測遙遠星系的光譜，推斷其化學成分與形成歷史。
地圖顯示的星系分佈與數量，促使科學家重新思考暗物質和暗能量在宇宙結構形成中的作用，顯示早期宇宙可能存在未知物理機制。
研究團隊計劃進一步探索星系如何從早期氣體雲演變為複雜結構，並希望揭示更多宇宙演化的秘密。

在行星形成盤中發現生命基本化學物質 原文

天文學家首次在原行星盤中發現「稀有同位素甲醇」(methanol isotopes)，這是生命基本化學物質的重要線索，成果刊於《Astronomy & Astrophysics》。
研究團隊以 ALMA（智利阿塔卡瑪大型毫米波／次毫米波陣列）觀測，鎖定距離地球約 330 光年、質量約為太陽 1.6 倍的年輕恆星 HD 100453 旁的原行星盤。
因 HD 100453 的質量較大，其環繞盤較暖，盤內甲醇冰轉化為氣態，位置約在離恆星 1.5 十億英里（約 16 個天文單位）處，使 ALMA 能夠偵測。
測得的甲醇與其他簡單有機分子之比，與太陽系內彗星相似，暗示原行星盤內的有機冰可遺傳至彗星，而彗星可能把這些成分送進行星。
此次同位素甲醇的偵測，證明分子雲階段的有機冰成分可度過恆星形成階段保留至行星盤。

模擬恆星被黑洞吞噬的最終時刻 原文

天文學家利用超級電腦模擬中子星被黑洞吞噬的過程，揭示其表面因黑洞強大引力撕裂，類似「蛋殼破裂」，引發劇烈的星震與衝擊波，研究發表於《The Astrophysical Journal Letters》。
模擬顯示中子星被吞噬前可能形成短暫的「黑洞脈衝星」，其磁場扭曲產生阿爾芬波(Alfvén waves)，發出快速電波暴（FRB），可被地球上的電波望遠鏡探測。
研究預測此類碰撞會產生可探測的電波訊號，未來加州理工學院的2000面電波陣列可能捕捉這些訊號，提供黑洞與中子星交互的證據。
這項模擬展示了中子星被黑洞吞噬時的「蛋殼破裂」現象，揭示星震、衝擊波與潛在電波訊號，
此研究超越理論模型，首次模擬中子星被黑洞吞噬的詳細過程，幫助天文學家理解宇宙中最劇烈的碰撞事件，並可能揭示黑洞物理與宇宙演化的新線索。

宇宙磁場與宇宙同齡的起源之謎 原文

宇宙充滿微弱但持久的磁場，範圍從星系螺旋臂到超強磁星等多種強度。
銀河星系群及宇宙網絲等大尺度結構也存在磁場，強度約地球磁場的十億分之一，但延伸數千甚至上萬光年。
地球磁場由液態鐵鎳的發電機效應生成，但對於星系團和宇宙網絲的磁場，起源機制尚不明朗。
理論上，磁場可能在宇宙初期幾秒鐘內由某種奇異機制誕生，或由超大質量黑洞周圍極端天體快速產生並擴散。
義大利研究團隊利用「旋轉測量」（rotation measure）和同步輻射（synchrotron emission）兩種技術，直接測量並模擬宇宙網絲中的磁場強度。
研究發現，網絲中磁場強度隨距離星系遠近並未顯著衰減，若由星系產生則應在其附近更強，卻並非如此。
研究顯示，早期宇宙的磁場強度高於現代，支持宇宙初期就已存在大尺度磁場的假設。

「殭屍星系」復活 原文

天文學家發現深空中一些看似「死亡」的星系（停止恆星形成）正在經歷新的恆星形成爆發，被稱為「殭屍星系」。這些星系原本被認為已「淬熄」（quenched），即不再形成新恆星，但近期觀測顯示它們仍有顯著的恆星形成活動。
研究團隊利用哈伯太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）數據，分析了1067個看起來已停止恆星形成的橢圓星系。其中15%的星系顯示近期（過去10億年）形成了高達10%的恆星，顯示它們並未完全「死亡」。
團隊利用紫外線觀測追蹤隱藏的恆星形成活動，因年輕、質量大的恆星會在紫外線光譜中發出強烈光芒，揭示這些星系的「復活」現象。
星系合併被認為是可能原因之一，通過吞噬年輕星系獲得新氣體以形成恆星，但研究顯示這種復活與星系環境密度無關，排除合併為主要原因，內部未知過程可能是關鍵。
這些發現挑戰了星系淬熄的傳統理論，顯示星系演化可能更複雜。研究論文發表於 arxiv.org/abs/2504.05511。