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May. 27 2026

星系成長的環境效應

  • 這張影像結合了哈伯太空望遠鏡的可見光觀測與韋伯太空望遠鏡的紅外線觀測資料。白色點標示由昴望遠鏡辨識出的星系位置,橘色陰影則代表星系高度集中的區域。不同顏色的等高線顯示當時星系數量密度相對於宇宙平均值的倍數,分別為 2 倍(粉紅色)、5 倍(綠色)、8 倍(藍色)及 10 倍(黑色)。白色虛線圈出 Loktak 原星系團的整體範圍。紅色與藍色方框中的放大圖,分別展示高密度環境與一般環境中的星系範例。(圖片來源:

    這張影像結合了哈伯太空望遠鏡的可見光觀測與韋伯太空望遠鏡的紅外線觀測資料。白色點標示由昴望遠鏡辨識出的星系位置,橘色陰影則代表星系高度集中的區域。不同顏色的等高線顯示當時星系數量密度相對於宇宙平均值的倍數,分別為 2 倍(粉紅色)、5 倍(綠色)、8 倍(藍色)及 10 倍(黑色)。白色虛線圈出 Loktak 原星系團的整體範圍。紅色與藍色方框中的放大圖,分別展示高密度環境與一般環境中的星系範例。(圖片來源:

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現今宇宙中的星系並非均勻分布,而是聚集成群,甚至形成包含數百至數千個星系的巨大星系團。不過,這些龐大結構並非一開始就存在,而是由早期宇宙中密度稍高的區域在重力作用下逐漸成長而來,這些尚未成熟的結構被稱為「原星系團」。天文學家一直想知道,星系的成長究竟主要取決於自身條件,還是會受到周遭環境影響。這有點像人類成長一樣,除了天生條件之外,家庭、學校與居住環境也會影響一個人的發展。最新研究顯示,在宇宙誕生僅約 12 億年時,這種「環境效應」就已經開始發揮作用。

由日本國立天文臺(NAOJ)所領導的研究團隊,利用昴望遠鏡(Subaru Telescope)與詹姆斯.韋伯太空望遠鏡(JWST)的觀測,在距今約 126 億年前的宇宙中找到一個大型原星系團。研究人員藉由追蹤年輕星系發出的特殊光訊號,繪製出早期宇宙的大尺度結構,並發現一個由四個星系聚集區相互連結而成的巨大系統。研究團隊將其命名為「Loktak 原星系團」(Loktak Protocluster),名稱來自印度曼尼普爾邦的洛克塔克湖(Loktak Lake),因其結構類似湖面上彼此相連的漂浮島嶼。

研究團隊接著比較原星系團中的星系與同時期一般環境中的星系。結果顯示,若觀察追蹤恆星形成活動的紫外光,兩者大小幾乎沒有差異;但若觀察能反映整體恆星分布的可見光波段,原星系團中的星系平均卻大了約 1.4 倍。這意味著雖然星系中心的恆星形成活動相似,但位於高密度環境中的星系,似乎更早、更快速地建立起外圍的恆星結構,就像在較有利的環境中獲得更多成長資源一般,使整體星系成長得更大。

這項結果顯示,星系的演化不僅受到自身質量與內部條件影響,也與它所處的環境密切相關,而且這種影響早在星系團真正形成之前就已經出現。換句話說,星系的未來不只取決於它誕生時的條件,也取決於它「住在哪裡」。即使在宇宙年齡還不到現在十分之一的時候,不同環境中的星系就已經走上不同的演化道路。未來研究團隊將進一步確認,這種環境效應究竟是早期宇宙中的普遍現象,還是僅出現在少數特殊區域。

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資料來源:Subaru Telescope

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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