宇宙海市蜃樓：首度直擊銀河系「星際亂流」如何扭曲遙遠電波

在銀河系的恆星之間，並非完全空無一物，而是充滿稀薄氣體、塵埃與帶電粒子，形成所謂的「星際物質」（interstellar medium）。其中部分氣體會受到高能輻射影響而被電離，形成劇烈翻攪的亂流區域。長久以來，天文學家知道，來自遙遠宇宙的無線電波在穿越這些區域時，會產生偏折與模糊，就像火焰上方的熱空氣會扭曲背景景象一樣。這些星際亂流究竟具有什麼樣的細部結構，過去始終難以直接觀測。如今，天文學家首次成功直接偵測到星際亂流如何扭曲遙遠天體的電波訊號，為研究銀河系內部環境帶來重要突破。

▲ 來自類星體TXS 2005+403的無線電訊號，經過約100億光年的長途傳播才抵達地球，途中穿越了天鵝座區域，這是銀河系中氣體湍流最劇烈、電波散射最強的區域之一。左圖為藝術家筆下的想像圖，呈現類星體原本的模樣，包含明亮的吸積盤，以及如燈塔般劃破黑暗、向外高速噴發的噴流；右圖則展示星際湍流氣體如何扭曲科學家觀測到的類星體影像，其效果就像火焰上方翻騰的熱浪，會讓後方景物看起來變形與模糊。（Source：Melissa Weiss/CfA）

研究團隊將目標鎖定在位於天鵝座方向的類星體TXS 2005+403。這個距離地球約100億光年的天體，由中心超大質量黑洞驅動，會釋放極強烈的無線電波。當這些電波朝地球傳來時，必須穿越銀河系中的天鵝座區域，而這裡正好是銀河系內最劇烈、最容易造成電波散射的星際亂流區域之一。因此，研究人員實際觀測到的大部分訊號，其實不是類星體本身，而是電波在穿越亂流後所留下的扭曲痕跡。

為了深入研究這些效應，研究團隊分析超長基線無線電望遠鏡陣列（Very Long Baseline Array，簡稱VLBA）近十年的觀測資料。原本理論認為，這些無線電波經過銀河系後，應該會被均勻地模糊化並逐漸消散；但實際結果卻完全不同。

研究人員發現，電波中仍保留明顯而穩定的斑塊狀結構，顯示其受到特殊散射影響。更令人意外的是，部分距離最遠的VLBA望遠鏡組合，理論上早已無法再看見類星體訊號，卻依然成功偵測到微弱光芒。研究團隊指出，這種現象無法用單純模糊化或類星體本身結構解釋，而是與星際亂流造成的散射效應高度吻合。

這項研究代表，天文學家如今不再只能間接推測星際亂流存在，而是首次能夠透過無線電波扭曲的細節，直接研究銀河系內部亂流的結構與特性。研究團隊也發現，這條穿越銀河系的觀測路徑，其散射特徵在多年之間幾乎沒有明顯變化，顯示這些亂流結構可能相當穩定且持續存在。未來，這種觀測方法將有助於天文學家更深入了解銀河系內部氣體的運動方式，以及星際物質如何影響宇宙中的無線電波傳播。