「千色星系圖」揭示星系內的細節世界

歐洲南方天文台的甚大望遠鏡（VLT）近日公布「千色」星系影像，主角是距離地球約 1,100 萬光年的 NGC 253，也稱為雕刻家星系（Sculptor Galaxy）。這張圖並非一般彩色照片，而是光譜儀長時間觀測，取得橫跨整個星系的 3D 光譜資料，每個位置都含完整波長資訊，總觀測時間超過 50 小時。

所謂「三維光譜資料」，是指影像每個位置（畫素）都對應一條完整光譜，涵蓋從可見光至近紅外線的數千個波長資料點。這些光譜不只是亮度或顏色，而是分析可獲得區域氣體與恆星的年齡、成分、溫度與運動狀態。科學家再從這些光譜選取特定波段（如氫、氮、氧、硫等元素的發光特徵），再假色合成，重建這幅色彩斑斕、充滿物理意義的星系圖像。所謂「千色星系圖」並不是指人眼可見的數千種顏色，而是指圖像的每個位置都蘊含一條高解析光譜，內含數千個波長資訊。這些資料讓天文學家能以前所未有的方式，全方位解析星系結構與演化。台北天文館配圖

▲ 歐洲南方天文台甚大望遠鏡（VLT）拍攝的 NGC 253 星系「千色圖像」。粉紅色區域來自恆星形成區游離氣體氫原子發出的輻射。這些區域疊加在星系已形成恆星分布圖上，呈現粉紅與藍色交錯的視覺效果。（Source：ESO / E. Congiu et al.）

觀測重點不在極高空間解析度，而在光譜資訊深度。哈伯太空望遠鏡拍攝影像，就像畫得極細的黑白鉛筆素描，展現精緻細節；「千色星圖」則像每格畫得較粗，但都有附完整光學分析報告，可揭示氣體運動、組成與恆星歷史。這種方法讓研究員能從整個星系尺度一路解析到單一恆星形成區。NGC 253 星系恰好具備觀測的「甜蜜點」：它夠近，讓天文學家能辨認細節與結構；同時又夠大，能以完整系統統一研究。台北天文館配圖

▲ 歐洲南方天文台甚大望遠鏡（VLT）拍攝的 NGC 253 星系。以假色合成，呈現氫、氮、硫與氧等元素在特定波長釋放的光。這些元素以氣體形式分布整個星系，但激發氣體發光的機制在星系不同區域可能不同。粉紅色區域來自氣體氫原子受新生恆星輻射激發後產生的光，顯示活躍的恆星形成區；星系中央錐形偏白的結構，由核心超大質量黑洞驅動的氣體外流造成。這些特徵突顯恆星誕生與星系活動間的緊密聯繫。（Source：ESO / E. Congiu et al.）

初步分析，團隊 NGC 253 星系辨認出約 500 個行星狀星雲，這些是類太陽恆星在生命末期拋出的氣體與塵埃雲體，數量遠高於以往其他類似距離星系的偵測紀錄。行星狀星雲有明確光譜特徵，可當成測量星系距離的標記，對後續觀測空間尺度與參數校準至關重要。

未來，這張千色星圖將協助天文學家研究雕刻家星系氣體的流動模式、成分演化與新恆星的形成機制。這些恆星與氣體的細微活動，雖然發生在極小尺度，卻可能對整個橫跨數十萬光年的星系產生深遠影響。天文學家正試圖理解星系演化的關鍵機制。