臺北市立天文科學教育館

成千上百個星系組成的巨型星系團中，無數恆星如幽靈般遊走在星系之間，散發著光，這些恆星與星系團中的任何一個星系都沒有引力連結。

一直困擾天文學家的問題是：恆星最初是如何分散在整個星系團中？有幾個理論被提出：包括恆星從星系團中的星系脫離出來，或者它們在星系合併後被拋出，又或者它們在數十億年前的星系團形成初期就存在了。

NASA哈伯太空望遠鏡最近進行的一項紅外線巡天任務中，為尋找這種所謂的“星系團內光”提供了新的線索。新的哈伯觀測表明，這些恆星已經遊蕩了數十億年，並不是近期星系團內部引力作用的產物，這些引力作用會將它們從星系中脫離出來。

該巡天任務包括10個距離我們100億光年的星系團。觀測顯示，回顧過去數十億年，星系團內光相對於整個星系團的光之比例保持不變。這意味著這些恆星在星系團形成的早期階段就已經無家可歸了。研究結果發表在1月5日的《Nature》雜誌上。

當星系在星系之間的氣體塵埃穿梭時，恆星可能會因為阻力而脫離它們的星系誕生地。然而，根據新的哈伯觀測，排除了這種機制是星系團內遊蕩恆星產生的主要原因。因為如果脫離是主要因素，星系團內光的比例會隨著時間的推移而增加，但在新的哈伯觀測數據並非如此，它顯示了數十億年來維持著固定比例。

韓國延世大學James Jee表示：我們不知道是什麼原因讓恆星無家可歸，目前的理論無法解釋我們的結果，但不知何故，在早期宇宙中產生大量的恆星，當時星系可能非常小，由於引力較弱，恆星很容易脫離星系。

延世大學Hyungjin Joo表示：如果我們弄清楚星系團內遊蕩恆星的起源，它將幫助我們了解整個星系團的形成歷史，它們可以作為包裹星系團的暗物質之可見示蹤劑，暗物質是宇宙的無形鷹架，它將星系和星系團聚集在一起。

如果遊走的恆星是近期產生的，它們將沒有足夠的時間散佈在星系團中，因此不能追蹤星系團暗物質的分佈。但如果恆星誕生於星系團的早期，它們就會完全分散在整個星系團中，則天文學家可以使用這些恆星來繪製整個星系團的暗物質分佈圖。這項技術是新的，傳統使用引力透鏡的現象來探索暗物質的分布。引力透鏡的現象為來自背景天體的光會被前景星系團彎曲。

1951年，Fritz Zwicky首次在后髮座星系團中觀測到星系團內光。由於后髮座星團至少包含1,000個星系，是距地球最近的星團之一（3.3億光年），因此即使使用普通的18吋望遠鏡也能夠探測到幽靈光。

韋伯太空望遠鏡的近紅外能力和靈敏度將深入宇宙擴展對星系團內遊蕩恆星的搜索，因此應該有助於解開這個謎團。(編譯 / 施欣嵐)

圖說：MOO J1014+0038（左圖）和SPT-CL J2106-5844（右圖）的兩個巨大星系團的哈伯太空望遠鏡圖像。藍色代表星系團內光的現象。數十億年前，恆星從它們的母星系中脫離，現在遊走在星際空間中。圖片來源：NASA、ESA、STScI、James Jee（延世大學）；圖 像處理：Joseph DePasquale (STScI)

資料來源：NASA