哈伯望遠鏡捕捉宇宙靶心，揭曉令人驚嘆的九環星系

哈伯望遠鏡的高解析度影像，讓研究人員得以聚焦於靶心星系更多的環狀結構，同時也協助確認了是哪個星系穿越了它的核心。就像北憨鴨之類的海鳥，有時會從100英尺（30公尺）的高空直接俯衝入海抓魚。它們憑著尖銳如矛的鳥喙和整齊摺疊的翅膀，在入水時將水花降到最小，不過水面仍會泛起小小的漣漪。

現在，想像一下類似的事件在太空中上演——只不過把鳥換成一個微小的星系，把海洋換成一個大得多的星系。大約5000萬年前，一個藍色矮星系猛衝穿過巨大的靶心星系，產生了引人注目的漣漪效應。但在太空中，這些「波」的行為有所不同。碰撞不是推動水，而是推動了氣體、塵埃和恆星，使其向內和向外移動，在這個較大的星系中形成了至少九個發光的環。

這種細節程度在星系碰撞中是很少見的。來自哈伯太空望遠鏡和夏威夷的W. M. 凱克天文臺的資料證實，靶心星系有前所未有的九個環——比其他已知星系多出六個。哈伯望遠鏡還找出了「罪魁禍首」：那個藍色矮星系，現在就位於靶心星系核心的左側。

美國國家航空暨太空總署（NASA）的哈伯太空望遠鏡捕捉到了一個非凡的宇宙靶心。巨大的星系LEDA 1313424泛起了九個截然不同、布滿恆星的環——遠遠超過天文學家在單個星系中見過的數量。原因是什麼呢？是一個小得多的藍色矮星系像箭射中靶心一樣，直直穿過了它的中心。

利用哈伯望遠鏡，天文學家確認了八個可見的環，超過了之前在其他星系中看到的兩到三個環的紀錄。夏威夷的W. M. 凱克天文臺的資料則證實了第九個環的存在，這是一個前所未有的發現。

這是一個意外的發現，首席研究員、康乃狄克州紐黑文耶魯大學的博士生伊馬德・帕夏表示：「我當時正在檢視一個地基成像調查，當我看到一個有幾個清晰環的星系時，立刻被它吸引住了，我不得不停下來研究它。」研究團隊後來給這個星系取了個綽號叫「靶心星系」。

哈伯望遠鏡和凱克天文臺的後續觀測也幫助研究人員證實了是哪個星系穿過了靶心星系的中心——是一個位於其中心左側的藍色矮星系。這個相對微小的闖入者大約在5000萬年前像飛鏢一樣穿過靶心星系的核心，在它身後留下了像池塘漣漪一樣的環。現在有一條細薄的氣體帶連線著這兩個星系，儘管它們目前相隔13萬光年。

這項新研究的共同作者、耶魯大學教授彼得・G・範多庫姆說：「我們正趕上靶心星系一個非常特殊的時刻。碰撞發生後，只有很短的一段時間內，像這樣的星系才會有這麼多的環。」

在宇宙的時間尺度上，星系之間經常發生碰撞或險些錯過彼此，但一個星系直直穿過另一個星系的中心是極其罕見的。藍色矮星系穿過靶心星系的直線軌跡，後來導致物質以波的形式向內和向外移動，引發了新的恆星形成區域。

靶心星系有多大呢？我們的銀河系直徑約10萬光年，而靶心星系直徑達25萬光年，幾乎是銀河系的兩倍半。

研究人員利用哈伯望遠鏡清晰的視野，仔細確定了大部分環的位置，因為很多環堆積在中心。帕夏說：「如果沒有哈伯望遠鏡，這是不可能做到的。」他們還利用凱克天文臺證實了另一個環的存在。研究團隊懷疑曾經存在第十個環，但它已經消失，無法再被檢測到。他們估計這個環可能位於哈伯望遠鏡影像中最寬環的三倍遠處。

帕夏還發現了靶心星系和一個早已建立的理論之間令人驚嘆的聯絡：該星系的環向外移動的方式，幾乎完全符合模型的預測。範多庫姆說：「這個理論就是為了有一天有人能看到這麼多環而發展出來的。用靶心星系證實這個長期存在的預測，真是非常令人滿意。」

如果從上方俯瞰，會更明顯地發現星系的環並不像飛鏢靶上的環那樣等距分佈。哈伯望遠鏡的影像稍微傾斜地拍攝了這個星系。帕夏解釋說：「如果我們直接俯瞰這個星系，這些環會呈現出圓形，中心的環堆積在一起，越往外環之間的間隔越大。」

要想像這些環是如何形成的，可以想像把一塊小石頭扔進池塘。第一個環向外擴散，隨著時間推移變得最寬，而其他環會在其後繼續形成。研究人員懷疑，靶心星系的前兩個環形成得很快，並以更寬的圓圈向外擴散。由於藍色矮星系的穿過對前兩個環的影響更大，後續環的形成可能稍有錯開。

個別恆星的軌道基本上沒有受到幹擾，不過在數百萬年的時間裡，恆星群堆積形成了明顯的環。然而，氣體被向外帶走，與塵埃混合形成新的恆星，進一步照亮了靶心星系的環。

要弄清楚藍色矮星系穿過之前和之後存在哪些恆星，還需要做更多的研究。天文學家現在也能夠改進模型，展示這個星系在數十億年裡可能會如何繼續演化，包括其他環的消失。

雖然這一發現是偶然的，但天文學家很快就能期待找到更多像這樣的星系。範多庫姆解釋說：「一旦NASA的南希・格雷斯・羅曼太空望遠鏡開始進行科學觀測，有趣的天體將更容易被發現。我們將瞭解這些壯觀事件到底有多罕見。」

該研究團隊的論文於2025年2月4日發表在《天體物理學快報》上。哈伯太空望遠鏡是歷史上最重要的天文觀測設施之一，三十多年來為我們提供了對宇宙的突破性見解。它是NASA和歐洲太空總署（ESA）的合作專案，圍繞地球執行，捕捉令人歎為觀止的影象和關鍵資料，改變了我們對太空的理解。

哈伯望遠鏡由馬裡蘭州的NASA戈達德太空飛行中心管理，洛克希德・馬丁太空公司提供任務支援，其運營由巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所負責。自1990年發射以來，哈伯望遠鏡有無數的發現，從測量宇宙的膨脹到捕捉遙遠星系、星雲和系外行星的壯麗景象。儘管它已有些年頭，但哈伯望遠鏡仍然是天文學家探索太空邊界的重要工具。