宇宙早期星系成熟程度出乎科學家意料之外

在宇宙歷史的初期星系就開始形成。因此，要研究星系的嬰兒期，必須回到時間的初始，觀察非常遙遠的星系。一項名為阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列射電望遠鏡早期調查大型計劃（ALMA Large Programme to INvesti-gate at Early times，簡稱 ALPINE）就是聚焦在大爆炸之後的一到十五億年之間，第一批星系爆增的階段。儘管如此遙遠的星系過去已經觀測到，但這還是第一次對如此眾多的星系進行有系統的研究。

這項計畫研究分析了118個大質量星系，研究團隊使用了哈勃太空望遠鏡的可見光波段、史匹哲太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）近紅外線波段，取得這些大質量星系的影像之後，再利用位於地面的甚大望遠鏡（Very Large Telescope）、凱克望遠鏡（Keck）取得星系的光譜資料，最後再使用阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列射電望遠鏡，在介於紅外線及無線電波之間波段，蒐集約七十個小時的觀測數據。

研究人員意外的發現，這些星系不僅富含低溫氣體，也富含塵埃。低溫氣體是誕生新星所需能源，被認為是星系誕生新星能力的參考；而塵埃是恆星壽命終結時期的副產物，因此被作為星系成熟程度的一項重要參考。天文學家通過這兩個數據可以窺探星系發展和演化所處的階段。因此，儘管這些星系很年輕，但顯然已經出現了第一代恆星的形成和死亡。

除此之外，研究還發現這些星系的形狀呈現多樣化：有些不規則，有些星系已經有旋轉盤面，最終可能發展成像銀河系一樣的旋臂結構，而有些則尚處在星系合併的階段，令人驚訝的是，有些星系似乎正在噴發氣體，周圍形成神秘的光環。

這項研究的新發現對於過去大家對早期星系演化的認知好像又產生了不少新的疑問。

【圖：歐洲南方天文台；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】