豌豆仁星系或許可提供早期宇宙星系演化的線索

豌豆仁星系
根據最新研究顯示:宇宙在約130億年前被加熱而再游離的主因可能是那些剛誕生的矮星系(dwarf galaxies)。若此為真,那麼將有助於天文學家瞭解宇宙早期歷史。

在大爆炸後僅約數十萬年之時,宇宙既熾熱又稠密,物質基本上都處在離子化狀態。但到了約38萬年之後,宇宙因膨脹而降溫到電子可與原子核結合的程度,因此物質基本上為電中性,開始形成宇宙中的第一個結構:氫和氦的氣體雲。之後在重力的幫助下,氣體雲開始成長並收縮,形成第一代恆星和星系。然後,約在大爆炸後10億年左右,另一個重要的轉變發生:宇宙被重新加熱,使得宇宙中最豐富的元素—氫被二度游離化,這就是天文學家所稱的「宇宙再游離時期(cosmic re-ionization)」。

到底是什麼原因造成宇宙再游離的?天文學家認為:星系是造成這場事件的元兇。由美國維吉尼亞大學(University of Virginia)Trinh Thuan率領的跨國研究團隊於最新發表的論文中,證實這個說法是正確的。

利用哈勃太空望遠鏡紫外光譜儀的觀測資料,這個團隊發現一個鄰近的緻密矮星系發射出大量游離光子到星系之間的星系際介質中。這些天文學家相信就是這些光子導致宇宙再游離。宇宙早期有大量這類緻密矮星系,所以顯然研究這些緻密矮星系是探索再游離現象的好方法,或許可找到宇宙是如何從形成之初演化成我們如今所見模樣的關鍵。

宇宙早期的一般物質絕大部分都是氣體。恆星和星團是從氣體雲中誕生,然後組成第一代星系;而來自這些恆星的紫外輻射含有大量游離光子。因此,天文學家很久以前就推測可能就是第一代星系造成了再游離現象。然而,要讓再游離發生,星系必須發射出大量游離光子到星系際介質中,否則在游離光子逃脫星系之前,就已經被星系裡的氣體和塵埃先行吸收掉了。雖然歷經20年的戮力搜尋,卻找不到能滿足條件的星系,使得再游離之謎始終未能解開。

參與宇宙動物園工作的科學義工在2007年發現了一個奇特星系,之後又陸陸續續發現一些類似的星系。因為它們的外觀既結實,而且呈現青綠色,就像豌豆仁一樣,因而被暱稱為「豌豆仁星系(green pea galaxy)」。Thuan等人相信豌豆仁星系裡的超新星爆炸或是恆星風,威力強得足以發出大量游離光子。

【圖、文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁 ;新聞訊息由林景明提供】

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