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Jan. 16 2026

早期宇宙類比星系的意想不到造塵能力

  • NASA 詹姆斯.韋伯太空望遠鏡拍攝的矮星系六分儀座 A 影像顯示出多環芳香烴(PAHs),這是一類大型碳基分子,常被視為恆星形成的指標。右上角的插圖放大了這些以綠色標示的 PAHs 分布。

    NASA 詹姆斯.韋伯太空望遠鏡拍攝的矮星系六分儀座 A 影像顯示出多環芳香烴(PAHs),這是一類大型碳基分子,常被視為恆星形成的指標。右上角的插圖放大了這些以綠色標示的 PAHs 分布。

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天文學家利用美國航太總署(NASA) 詹姆斯.韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope),天文學家在矮星系「六分儀座 A」(Sextans A)中發現了罕見的塵埃成分,包括由老年恆星產生的金屬鐵塵埃、碳化矽(SiC),以及微小的碳基分子團塊。這些發現顯示,即使在宇宙重元素含量僅為今日一小部分的早期時期,恆星與星際介質仍能形成固態塵埃,這也更新了我們對早期星系演化與行星形成材料來源的理解。

六分儀座 A 距離地球約 400 萬光年,其金屬量只有太陽的 3% 至 7%,也就是說,除了氫與氦之外的重元素非常稀少。由於這個星系引力微弱,無法有效留住由超新星與老年恆星製造的鐵、氧等元素,因此它的化學組成非常原始,類似大霹靂後不久的早期宇宙。因為六分儀座 A 距離我們相對接近,它成為研究早期宇宙條件下恆星與星際雲如何運作的理想天然實驗室,也幫助我們理解韋伯在最遙遠星系中看到的景象。

研究人員觀測了六顆處於演化晚期的漸近巨星分支星(AGB 星),其中一顆高質量 AGB 星在極低金屬量的環境中,竟然製造出幾乎完全由鐵組成的塵埃顆粒,這在早期宇宙類比恆星中從未見過。一般情況下,恆星會用矽與鎂等元素製造矽酸鹽塵埃,但這些元素在六分儀座 A 幾乎不存在,就像在沒有麵粉、糖與奶油的廚房裡烤餅乾一樣困難。這次的發現顯示,恆星能用不同於以往的「配方」來製造塵埃,而這些鐵塵顆粒雖然不留下明顯光譜特徵,卻能強烈吸收光,可能正相對應到我們在遙遠星系中看到大量塵埃的原因。

研究團隊也在六分儀座 A 的星際介質中發現了多環芳香烴(PAHs),這是一類由碳構成的複雜分子,使它成為目前已知金屬量最低、仍含有 PAHs 的星系。不過這些分子只存在於尺度僅有數光年的微小、高密度區塊中,顯示它們只能在受保護的氣體小島內形成與存活。結合金屬鐵塵埃與 PAHs 的發現,六分儀座 A 提供了早期宇宙中第一批「多塵星系」的實際範本。這些發現告訴我們,即使在幾乎沒有重元素的早期宇宙中,恆星仍然能以我們過去沒想到的方式製造塵埃。韋伯為我們提供了第一批真實的「樣本」,讓天文學家得以重新檢驗與重建早期宇宙中塵埃與星系形成的物理圖像。

 

資料來源:NASA

文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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