台“中研院”王为豪的次毫米星系的观测

这个编号GOODS 850-5的星系是目前已知最遥远的次毫米星系，自左上起，由左自右、由上至下为：哈伯太空望远镜在可见光的照片；哈伯太空望远镜与速霸陆望远镜在近红外光的照片；史毕哲太空望远镜在3.6到8微米的照片；史毕哲在24微米的照片；次毫米阵列在0.88毫米的照片；非常大阵列在20cm的照片。

星系形成与演化的观测研究

我的研究兴趣为星系形成与演化的多波段（可见光、红外光、毫米波、无线电、偶尔一点X光）观测研究，主要的方向是次毫米星系的观测。

次毫米星系是正在急速产生恒星的星系。不断产生的年轻恒星会制造强烈的紫外光，紫外光加热星际尘埃，尘埃被加热后就会释放大量远红外光与次毫米波，成为次毫米星系。一个典型的次毫米星系，其恒星形成速率是约每年数百到数千个太阳质量。（我们整个银河系的恒星形成速率只有每年四个太阳质量。）这种超剧烈的恒星形成，在现在的宇宙里是很罕见的，但在早期宇宙却是十分常见。所以，若要了解宇宙的恒星形成史，就得了解次毫米星系。

次毫米星系

暗的次毫米星系以及“宇宙大缩水”

因为现有次毫米望远镜灵敏度不足，传统的次毫米星系研究都集中于很亮的、恒星形成率高于每年数百或上千太阳质量的次毫米星系。但是，那些恒星形成速率在一百上下的较暗的次毫米星系，其总数远高于较亮的次毫米星系，现今宇宙中大部份的恒星都是在这些较暗的次毫米星系中制造的。因此，进一步研究较暗的次毫米星系也就显得极为重要。

我们在夏威夷的研究小组发展了一种新的技术，可以用特殊的统计方式，来研究那些现有望远镜侦测不到的暗次毫米星系。我们发现，有别于主要出现于宇宙年龄20到30亿年的亮次毫米星系，暗次毫米星系是出现于更晚的时期，约是在宇宙年龄60亿年时才出现。较早出现的天体较亮，较晚出现的天体却较暗，这样的现象在很多波长都被观测到，也常被称作“宇宙大缩水（cosmic downsizing）”。在银河系外天文学的观测中，大缩水是广为人知的现象，其背后的原因却不明，了解其成因是近期天体物理的一个重要课题。

次毫米星系

宇宙破晓时期的次毫米星系

次毫米波长有个很不一样的特性。一般来说，越远的天体看起来越暗，但在次毫米却不是这么回事。一个同样的次毫米星系，摆在我们眼前跟摆在距我们极遥远的地方，它看起来会是一样亮的。换句话说，要用次毫米波长看极遥远的次毫米星系是轻而易举的事。问题在，就算一个极遥远的次毫米星系被我们看到了，我们未必会查觉其实它是来自宇宙的彼端。这是因为，这样的遥远星系只有在次毫米波段很亮而已，在别的波段却都会显得极为暗淡。如果我们只在次毫米波段看到一个星系，而在别的波段都因为它太暗了而无法研究它，我们也就无法确知他的距离。因此，人们有很长一段时间无法证明到底存不存在距离我们极遥远的次毫米星系。

为了了解宇宙彼端到底有没有次毫米星系的存在，我们集许多现代大型望远镜（速霸陆、 哈伯、史毕哲、次毫米阵列,、以及非常大阵列）之力，在2007年发现了一个距离我们三百亿光年的超遥远次毫米星系，此星系处于年龄仅九百万年的早期宇宙（为现今宇宙年龄的7%而已）。我们最新的哈伯太空望远镜观测显示，这个星系诞生时，宇宙年龄很可能只有约三百万年而已。这是目前对次毫米星系存在于早期宇宙最有力的证据，美国国家电波天文台曾针对这个重要发现发出新闻稿。我们搜寻遥远次毫米星系的工作仍持续进行着，我们相信未来还会找到更多类似的例子。

作者：王为豪

附：台专家发现新星系 称过去天文知识仅冰山一角