幾十億年前,像「嬰兒潮」一樣,宇宙有一陣子出現了新誕生恆星數量大增。和近代星系相比,那時期的星系裡恆星數量多很多。關於這些早期星系的進一步情形,最近,新的ALMA觀測提供了新鮮資訊,其中引人注意的是,ALMA找到「懷孕的大肚婆」星系──意思是在這些星系裡已含有足夠讓大量恆星誕生的氣體了;不過,形成新恆星的階段又還沒開始。

很遙遠星系的光抵達地球需要相當長時間,有些星系很遠,遠到甚至需1百億年的時間,光才能來到我們這邊。所以,我們看到的其實是1百億年前從那星系發出的光,而且所看到的,不是那星系現在的樣子,而是它古遠以前的樣子。天文學家凝望特別遙遠的太空,是為了要回顧古早的過去發生什麼事。

哈伯太空望遠鏡在2004年曾揀選了一小片天空並用很多時間去觀測它。觀察結果在那兒發現好幾千個遙遠星系,這樣可以回顧到幾十億年前的宇宙古早歷史。除了哈伯望遠鏡,大型的地面式望遠鏡也研究了這同一小片天空,將多種觀測全部綜合起來,天文學家發現,古早時候的星系會製造大量恆星。在距今100億年前發生過真正的恆星寶寶「嬰兒潮」。

ALMA也觀測了這片「哈伯超深空天區」(英文是Hubble Ultra Deep Field,縮寫成HUDF,是專門的名詞)。ALMA 看不到我們平常用一般望遠鏡所看到的星星,它能看得到的是「冷塵埃雲」和「分子氣體」發出來的「毫米波輻射」。新生恆星能形成,就是靠這些氣體塵埃。

ALMA觀測這片小小天區的結果顯示它內含有「懷孕中的大肚婆」星系。這些大肚婆星系,用人類肉眼看幾乎不會發出「可見光」,不過它卻發出大量的光──是在ALMA能看得到的波長範圍以內。意思是告訴我們,這種星系必然蘊含大量氣體(包括ALMA所能偵測到的一氧化碳氣體),還預告著它們將生產出大量恆星。

因為有ALMA締造新的觀測成果,天文學家才更加見識到種種關於宇宙中有「嬰兒潮」的事情。未來,ALMA還將要一再去造訪這個「哈伯超深空天區」,投入更多觀測時間,然後,會告訴我們更多精彩的科學故事,關於讓古遠的宇宙能大量增添新成員的大肚婆星系。


 

發現了什麼?

「哈伯超深空天區」是位於南天「天爐座」的一塊小天區,按視面積大小,在夜空中它看起來大概只有滿月的百分之一,這麼小的天區裡總共卻含有好幾千個極遙遠星系。哈伯太空望遠鏡是在2004年開始觀測這塊天區的,現在ALMA望遠鏡也加入「哈伯超深空天區」的觀測。由於天區中的星系是非常遙遠而黯淡,ALMA總共花了50小時的觀測時間,多數時間ALMA更只專注在天區裡的局部小塊,那甚至還不到滿月視面積的 1/700 (七百分之一)。

誰發現的?

ALMA的「哈伯超深空天區」觀測,有兩組團隊一起。第一組是英國的愛丁堡大學,團隊主持人是。第二組團隊有兩位共同主持人,分別是智利共和國聖地牙哥市大學的 和德國海德堡馬克斯·普朗克天文研究所的。觀測結果在2016年9月22日於美國加州棕梠泉舉辦的ALMA十年果回顧會議上有介紹,相關的7篇系列論文在《皇家天文學會月報》出版發表。