新發現 星系團裡的熱氣體讓ALMA星空「破個洞」 Read time: 1 minute 在這張ALMA圖像裡，有看到一個大「洞」嗎？樣子看起來好像在一塊藍色布幕上，挖掉一個圓形的洞，露出在洞後面，有個大星系團，是嗎？不過，外表可是會騙人的！事實上，形成藍色布幕的東西反而是在星系團背後，那是所謂的宇宙背景輻射，也就是大霹靂能量的微弱殘餘；發出這背景輻射的源頭，距離我們有138億光年遠；倒是星系團離我們還近多了，距離不到50億光年。這到底是怎麼回事呢？ 50年前，兩位俄羅斯天文學家，第一次提出他們所預測的，是什麼樣的效應會造成上一段所講的這種「洞」，那兩位俄國天文學家名字叫做「拉希德·桑尼也夫」和「雅科夫·則多維區」， 所以這種天文學現象又稱為「桑尼也夫－則多維區效應」。因為俄國人名很不容易發音，英文裡大家會把它簡稱為SZ效應，下面我們簡單介紹這種效應。 宇宙背景輻射是透過毫米波及次毫米波長來觀測的，剛好，這也是ALMA能看到的波長。背景輻射的光子（=光的個別粒子）發出的能量很低。要觀測這種低能量輻射，ALMA使用了對低能量也超靈敏的接收機。 有趣的事情就發生在輻射穿過星系團時……在星系團中的星系彼此間有很多很熱的氣體，宇宙背景輻射的光子會和那邊的熱氣體的帶電粒子相互作用，結果，這讓宇宙背景輻射的光子得到能量的提振，好像碰到武功大師直接幫你灌入功力。所以，宇宙背景輻射的光子在離開星團時（仍繼續朝地球方向前進），能量比進入星系團時的能量高出很多。 因為ALMA只觀測低能量的部分，被大師加強過功力之後的光子能量變得比較高，ALMA反而看不到，因此，在這張ALMA觀測到的圖像裡，就顯出空空的一個洞。天文學家把這張由ALMA資料轉換得到的圖像（=藍色布幕），和哈伯太空望遠鏡所拍攝的星系團影像加疊在一起看，結果，是怎麼樣呢？星系團擺進那個「洞」，剛剛好！天文學家對這些新觀測結果覺得很開心。這是ALMA第一次觀測到SZ效應，對這種效應再繼續深入研究，就可以了解關於這個星系團裡的熱氣體分布和特性，雖然ALMA沒辦法直接觀測到這些氣體，也沒關係。 發現了什麼？ 圖像中的星系團名稱是RX J1347.5-1145，是幾百個星系組成的。星系團位於處女座，距離48億光年。星系團的SZ效應已經由其他望遠鏡測量過，但ALMA觀測的靈敏度更高，並顯出更多細節。 誰發現的？ 用ALMA測量這個星系團裡的SZ效應，這個研究計畫是由很多日本天文學家組成的一個大團隊完成的，計畫主持人是北山 哲教授。為了取得比較廣角的視野，北山教授和他的同事們並沒有使用全部66個ALMA天線陣列，而是用了比較小的「森田陣列」，這個陣列是ALMA陣列的一部分，又稱為「阿塔卡瑪密集陣列」，是由12個天線組成，這個陣列裡每座天線的直徑都是7公尺（ALMA陣列共有66座天線，其他54座天線的直徑都是12公尺）。2016年10月的《日本天文學會會刊》發表了這個研究成果。 ALMA URL