天文學家首次拍到宇宙網甚至發現未知的數十億個矮星系

雖然宇宙學模型早就預測出形成星系的宇宙纖維狀結構，但我們至今還沒有所謂的真實圖像。近期，透過安裝在智利歐洲南方天文台甚大望遠鏡（Very Large Telescope）上的多單元光譜探測器（Multi-unit spectroscopic explorer），我們第一次直接觀測到了「宇宙網」（cosmic web）的幾根細絲。這些對於宇宙大爆炸後十億到二十億年的早期宇宙的觀察，指出大量矮星系的存在。

星系形成的絲狀結搆，即宇宙網，是大爆炸模型和星系形成的主要預測之一。到目前為止，我們對宇宙網的了解僅限於幾個特定的區域，尤其是類星體存在的方向，類星體的強大輻射就像汽車的大燈，沿着視線將氣體雲暴露出來。然而，這些區域並不能很好地代表包括我們星系在內的大多數星系誕生的整個纖維網，直接觀測到這些細絲所發出的微光是一個里程碑，現在由羅蘭·培根（Roland Bacon）領導的一個國際團隊實現了這個目標。

該團隊採取了大膽的步驟，將歐洲南方天文台的極大望遠鏡對準天空的單個區域，持續了一百四十多個小時。該望遠鏡配備了多單元光譜探測器與望遠鏡的自適應光學系統相連接。這兩種工具共同構成了世界上最強大的系統之一，所選擇的區域是哈勃太空望遠鏡超深空場（Ultra Deep Field）的一部分，這是至今為止獲得的宇宙最深處的圖像，然而，哈伯現在已經被超越了，因為多單元光譜探測器發現的星系中有四成在哈勃太空望遠鏡的圖像中沒有對應的星系。

經過精心的計劃，研究團隊花了八個月的時間來進行，緊隨其後的是一年期的數據處理和資料分析，首次揭露光從氫細絲，宇宙大爆炸後二十億年，這段關鍵時期的宇宙網。然而，團隊最意外的收穫是當模擬過程中，發現光來自於一個至今為止不可見的數十億個矮星系正在生成恆星。雖然這些星系的亮度太過微弱，無法用現有的儀器單獨探測到，但它們的存在將對星系形成模型產生重大影響。

【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】究全文刊登在2021年3月18日出版的《天文學與天文物理學報》