暗能量相機揭示星系團的合併歷史

天文學家近日利用「暗能量相機」（Dark Energy Camera）針對距離地球約 7 億光年的 Abell 3667 星系團進行深度觀測，成功捕捉到極為微弱的「星系團內光」（intracluster light）。這些微光來自在星系團形成過程中脫離原星系、分散於團內的恆星，記錄了星系交互作用與物質重新分布的歷程，是研究宇宙大尺度結構與暗物質分布的重要線索。

Abell 3667 是一個由兩個星系團合併中的系統，影像中可見一道由恆星構成的光橋，連接兩個最亮星系的核心，顯示物質正從原本的星系中被拉出並重新分布。這類結構過去因亮度過低而難以觀測，但透過暗能量相機的高畫素與靈敏度，得以清楚呈現星系團內光的細節。暗能量相機為美國能源部打造的 5.7 億畫素廣角相機，安裝於智利托洛洛山美洲際天文臺（Cerro Tololo Inter-American Observatory）布蘭科 4 公尺望遠鏡（Víctor M. Blanco Telescope）上，原主要用於暗能量巡天計畫，並因此得名。

這幅 Abell 3667 的深度影像中（見下圖），大部分光點為遙遠的背景星系，僅少數為銀河系內的前景恆星。除了星系團本身，畫面中也可見銀河系的「絲狀雲」（Milky Way cirrus），這些由星光照亮的塵埃結構呈現淡藍色絲狀分布，為極為微弱的前景結構，顯示出長時間曝光在處理微光資料時的敏感度與挑戰性。

（Source：NOIRLab）

暗能量相機深度觀測 Abell 3667 星系團的細節拼圖，總曝光時間超過 28 小時。Abell 3667 是一個正處於合併過程中的巨大星系團，影像中呈現其豐富的結構與多樣的星系活動。中央為完整星系團視野，四個白框標示出局部特徵，右側依序放大顯示如下：

1. 「水母」星系 JO171

JO171 是一個罕見的環狀星系（ring galaxy），其特徵為一圈年輕恆星組成的環狀結構，環繞著老年的球體核心。當它掉入 Abell 3667 星系團時，受到高密度星系團內介質造成的衝壓剝離（ram pressure stripping）作用，使其氣體向一側被拖曳，形成類似水母觸手的尾部。這是首次直接觀測到衝壓剝離作用於環狀星系的例子。

2. 「水母」星系 LEDA 64246

LEDA 64246 是另一個呈現明顯尾流結構的水母星系，其藍色發光區域說明尾流中因衝壓剝離觸發了新一波的恆星形成，進一步揭示星系落入星系團時所經歷的劇烈變化。

3. 星系團中最亮星系 IC 4965

IC 4965 是 Abell 3667 的最亮星系（Brightest Cluster Galaxy），而最亮星系的形成歷程長期以來是天文學的難題，它們並非自始存在，而是隨著星系團合併過程中逐步聚合其他星系的恆星而形成。星系團內光的觀測也支持此一過程，顯示這些恆星脫離原星系後，最終累積至星系團核心。

4. 西佛星系 NGC 6862

這是一個具有活躍星系核的螺旋星系，屬於西佛星系（Seyfert galaxy，一類中心黑洞活躍、輻射強烈的星系）。值得一提的是，影像中淡藍色的絲狀結構其實是銀河系內的絲狀雲，為畫面添加了前景細節。

此次影像不僅揭示該星系團正在合併的結構，也示範了長時間曝光技術在微光探測上的潛力。位於智利、口徑 8.1 公尺的薇拉·魯賓天文臺（Vera C. Rubin Observatory）目前正執行其主要計畫——「時域與深空巡天」（Legacy Survey of Space and Time），配備全球最大的天文數位相機。未來將每隔數晚掃描一次整個南半球天空，累積大量深度影像資料，系統性偵測如星系團內光等微光結構，進一步研究星系團內恆星族群的組成與暗物質分布，提升我們對宇宙大型結構演化的理解。