巨變中的宇宙〈一〉 ──近期天文發現一瞥

文 ◎ 方洪

美國宇航局(NASA) 八月底公布的最新宇宙全景伽瑪射線圖，描繪了一幅變化中的宇宙景觀。近看銀河系，天文學家驚奇的發現銀河系丟失了兩條螺旋臂。風車星系外圍多環芳香烴突然消失，出現恆星「死區」。

伽瑪射線下的宇宙全景

宇宙伽瑪射線一直是天文學家感興趣的課題，它能幫助了解許多關於遙遠宇宙現狀的奧祕。美國宇航局（NASA）八月底公布的最新宇宙全景伽瑪射線圖，描繪了一幅變化中的宇宙景觀，閃亮的銀河系，遙遠的脈衝星，還有正在老去的星系。

這可以說全是新型的費米望遠鏡的功勞，原先老舊的Compton伽瑪射線望遠鏡幾年才能完成的工作，費米望遠鏡三小時就做完了。

科學家們在圖中可以清晰的看到「蟹裝星雲」（Crab nebula）發出的伽瑪射線，還有名叫Vela和Geminga的脈衝星。還有一個光亮的區域是白馬座的代好為「3C 454.3」的星，距離地球有七十億光年。

銀河系丟失兩主螺旋臂

幾十年來，天文學家描繪的銀河系有四條主要螺旋臂，然而新紅外圖像顯示，銀河系目前僅剩下兩條主臂。

左邊是銀河系的目前結構，顯示其兩條主螺旋臂，右邊是較早的銀河系圖像，有四條主螺旋臂。(NASA/JPL-Caltech)

天文學家在一九五一年首次發現了銀河系的螺旋臂。當時耶基斯天文臺（Yerkes Observatory）的天文學形態學家威廉．摩根（William Morgan）聲稱，銀河系有三條熱恆星臂，分別被取名為伯爾修斯（Perseus）、獵戶座（Orion）和人馬座（Sagittarius）。負責此項目的威斯康星州大學研究員羅伯特．班傑明（Robert Benjamin）說：「這些是螺旋銀河系的最初三條臂。的確，他當時在美國天文學學會大會上獲得了大家的熱烈喝采，這是我從來沒有看到的東西。」

隨後在從二十世紀六十至八十年代，有幾個科學家小組使用射電天文學繪製銀河系的結構圖，發現其螺旋臂模樣和數量各不相同。之後，科學家們對銀河系圖像基本達到共識，即銀河系有四條臂，就是現在的矩尺座（Norma）、長形盾半人馬座（Scutum-Centaurus）、人馬座（Sagittarius）和伯爾修斯（Perseus），而我們的太陽位於一條小小的名叫獵戶座一段臂附近，而獵戶座臂位於人馬座（Sagittarius）和伯爾修斯（Perseus）臂之間。

此次公布的銀河系新圖像是基於美國NASA斯皮策空間望遠鏡以紅外線對銀河系的觀察。任何發熱的天體在紅外線下都能看到，這種紅外線波長可以穿透塵埃，因此新的銀河系圖像包括八十萬張快照和一點一億多顆恆星。

通過利用恆星統計方法，班傑明與其同事注意到長形盾半人馬座臂膀方向的恆星數量在增加，而人馬座和矩尺座臂膀方向的恆星在減少。根據這些發現，銀河系新圖像的兩條主要螺旋臂是長形盾半人馬座和伯爾修斯。

此發現證實了一個天文學家小組先前獲得的觀察：銀河系有兩條主要的螺旋臂，是一個普通中心帶有橫條的星系結構。這些主要臂上有最大密度的年幼明亮恆星和較老的紅巨星。

月亮缺了又圓，一年四季的星空變化也同樣有規律可循。近年來的一些觀測發現，宇宙太空或許變化得太快，甚至讓人們有些不知所措了。中世紀的航海家如果來到今天，會不會感到迷惑？

風車星系出現罕見「死區」

天文學家運用斯皮策紅外望遠鏡發現遙遠的風車星系最外圈環帶中有一罕見「死區」，在那裏遍布整個星系的有機分子——多環芳香烴突然消失。

風車星系的斯皮策紅外圖像(NASA/JPL-Caltech/STSc)

風車星系的正式名稱是Messier 101星系，於一七八一年被發現，距離地球大約二千七百萬光年，位於北斗七星所屬的大熊星座方向。斯皮策紅外望遠鏡拍攝到的圖像顯示，風車星系中心大範圍區域像藍色漩渦，而環繞星系的外圈卻呈現出奇特的珊瑚紅色。

風車星系以金屬元素分布的高梯度而著名，其中心地帶金屬密度最高，星系外圍的金屬元素則急劇減少。該星系的多環芳香烴分布和金屬分布呈現出類似的梯度，所不同的是，多環芳香烴到最外圈區域竟然徹底消失了。

地球上只要有燃燒反應的地方就有多環芳香烴，比如汽車排氣管中、燒烤架上。在宇宙星系中，哪有恆星孕育，哪就有多環芳香烴。風車星系外緣的無多環芳香烴特殊「死區」，也許體現了其中的活動狀態。◇