太空探索／星系團間發現沙洲星系　可用以瞭解絲狀結構

2010/12/8   (7424)   原稿來源: http://tw.news.yahoo.com/artic

美國加州理工學院（California Institute of Technology，Caltech）天文學家Louise Edwards等人拍攝到一個不尋常的星系，就像個河口沙洲（sandbars）一般，將兩個巨大的星系團連接起來。

這些沙洲或絲狀結構（filament），分佈在星系團之間廣袤的空間中，形成格子狀的結構，一般稱為「宇宙網（cosmic web）」，可能對星系團的演化有一定影響力。雖然所佔範圍極為廣泛，卻非常難以觀測並研究其細節。2年前，科學家利用史匹哲太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）的紅外之眼，呈現出Abell 1763和Abell 1770兩個星系團間的絲狀結構中，居然有恆星正在其中誕生的星系。

現在，科學家持續追蹤觀測，發現在同一個絲狀結構中，有個星系的外型呈現非常罕見的回力棒狀（boomerang），而且發出輻射的狀態與一般星系不同。科學家認為應該是這個星系正在穿越絲狀結構，絲狀結構中的熾熱氣體掃過這個奇怪的星系而形成這樣奇怪的形狀，這讓科學家終於找到新法得以測量絲狀結構中的粒子密度。這些研究人員希望能發現更多類似的星系，以便能更詳盡的研究這些昏暗的絲狀結構。

天文學家在距離星系團Abell 1763核心約1100萬光年遠之處發現這個彎曲的星系，並以甚大電波望遠鏡陣列（Very Large Array，VLA）和史匹哲太空望遠鏡（Spitzer）進行追蹤觀測，結果發現這個星系的電波輻射與紅外輻射的比例，和其他星系迥異。這個現象可能肇因於它具有一對從星系中心超大質量黑洞向相反方向噴發的噴流，衝擊周遭物質而形成電波瓣（lobe），使其發出強烈的電波輻射。然而，這些電波瓣卻向後彎曲，與星系穿越絲狀結構的方向相反，因此Edwards等人認為就是絲狀結構中的粒子推擠電波瓣中的氣體灰塵，才會讓整個電波瓣彎曲。

經測量電波瓣的弧形角度，Edwards等人估算絲狀結構中的粒子壓力，再由此算出粒子密度；這種方式有點類似觀察風箏被氣流吹動而往上飛躍的樣式來判斷風的強度和空氣密度。由此測出的絲狀結構粒子密度約為宇宙平均密度的100倍。這個結果基本上和先前利用X射線波段研究絲狀結構的結果相符，也與利用超級電腦模擬的預測結果相去不遠。

星系團之間通常仍有重力交互作用而形成更大的「超星系團（supercluster）」，而星系團之間還有成串的星系牆（galaxy wall）連結。這些結構都是137億年前宇宙大霹靂之後不久，宇宙暴漲時期的物質較密區域形成的；當溫度繼續降低，其中某些物質密集區變成今日所見的星系。

至於殘存的其他氣體則散落在星系團間成為絲狀結構，絕大部分氣體仍非常熾熱，溫度高達攝氏100萬度左右，因而發射出可穿透星系團的高能X射線。因此，一般研究絲狀結構都是以X射線波段為主，先前針對絲狀結構粒子密度的研究就是由X射線波段研究而來。

然而，絲狀結構中發出X射線的氣體，其實比在星系團中還稀薄而微弱，就像在海面下的一小片沙洲般，無法像突出海面的島嶼那樣容易捕捉其存在。因此先前對絲狀結構的研究曠日廢時，必須耗費相當大的功夫，才能獲得小小的成就。Edwards等人的發現，為天文學家提供另一個研究絲狀結構的簡單途徑，以在地球表面的電波望遠鏡，就可以達成之前必須利用X射線太空望遠鏡才能做的事。

(文／引用自臺北天文館之網路天文館網站)