韋伯太空望遠鏡揭秘宇宙遙遠的「寂靜星系」 為什麼它們停止成長？

臺灣大學天文物理研究所助理教授吳柏鋒使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (James Webb Space Telescope) 發現一個極為特殊的星系，它正以驚人的速度排空自己的氣體儲備，徹底停止恆星的形成。這是迄今為止，人類所發現距離地球最遙遠且最早期的同類天體。這個星系的光來自宇宙大爆炸後僅15億年的時期，那時的宇宙還只有現在年齡的10%。這項發現不僅解釋最早期寂靜星系的形成之謎，也為揭開早期宇宙演化的機制提供全新的線索，亦是這項研究最特別之處。

寂靜星系的宇宙謎題
星系是由數十億甚至數千億顆恆星組成的龐大結構，地球和太陽系只是銀河系中數百億顆恆星的渺小一部分，而銀河系也只是宇宙中無數星系中的其中一個。這些龐大的星系是宇宙結構的基本單位。在宇宙137億年的歷史中，大爆炸後的頭幾十億年是星系誕生的黃金時期，大部分星系都處於活躍狀態，不斷生成新的恆星。但近期的驚人發現顯示，有些星系在宇宙年齡還不到10億歲，也就是不到宇宙現今年齡的10%時，就已「熄火」，停止成長。這些「寂靜星系」的存在成為天文學界的一大謎題：它們為什麼這麼早就停止成長？

現在，吳柏鋒老師利用韋伯太空望遠鏡的觀測數據，首次揭開這些星系快速熄火的秘密：它們的氣體是被強大的內部力量迅速「吹走」，徹底阻止恆星的誕生。

破紀錄的發現
吳柏鋒老師探索韋伯太空望遠鏡的光譜資料庫發現一個距離地球約120億光年的寂靜星系。該星系的光來自宇宙年齡15億歲，僅約宇宙現今年齡10%的時期。研究發現，這個星系的恆星形成速率在短時間急劇下降，如今幾乎完全停止。數據也顯示星系內的氣體正以每秒超過200公里的極高速度流失，導致形成新恆星的原材料迅速枯竭。研究還發現，星系中心可能存在一個超大質量黑洞，而黑洞釋放的巨大能量或許正是驅動氣體噴流的主因，將星系內的「燃料」徹底吹散到太空中。這一發現為揭示早期宇宙星系快速熄火的核心機制提供關鍵證據，為發展早期宇宙的演化理論提供重要的實證基礎。

這個天體是迄今為止觀測到的距地球最遙遠、最早期、被確認具有強大氣體噴流的寂靜星系。吳柏鋒老師表示：「憑藉著韋伯太空望遠鏡的超高靈敏度，我們不僅在窺視早期宇宙的模樣，而是邁入下一個階段，開始深入解讀其背後的物理機制。」吳老師計劃進一步分析更多類似星系，探索氣體噴流是否普遍存在，以及這些被驅逐的氣體是否可能回流，重新點燃恆星形成，或者會永久逃逸到星系之外，改變星系的最終命運。這些研究將有助於人類理解星系如何演變，最終孕育出人們今天所熟悉的型態。

這項研究已於2025年1月6日發表於《天文物理期刊》The Astrophysical Journal：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad98ef