中研院、台大聯手利用重力透鏡，首次直接觀測塵埃遮蔽的古老星系

重力透鏡效應是愛因斯坦廣義相對論最壯觀的預言之一。當遙遠背景星系的光線經過前景星系或星系團的強大重力場時，時空彎曲會將光線偏折放大，形成扭曲的弧形影像或環狀結構。若放大倍率超過兩倍，便稱為「強重力透鏡」。這一現象不僅展現廣義相對論的力量，更成為研究宇宙物質分布，特別是暗物質結構的重要工具。

近期由中央研究院天文及天文物理研究所與台灣大學領導的國際研究團隊，藉由強重力透鏡效應，發現一批過去幾乎無法被觀測到的暗弱星系。這些星系本身極為黯淡，且被厚重塵埃遮蔽，長久以來隱藏在觀測儀器的極限之外。如今，透過前景星系的引力放大作用，這些微弱光芒得以顯現，使科學家首次得以直接窺見早期宇宙中塵封星系的形成與演化過程。

▲ 韋伯太空望遠鏡（JWST）拍攝的影像，顯示由研究團隊發現的6個「強重力透鏡塵封星系」。影像中央的明亮天體是前景星系；而在旁邊呈紅色、弧形或環狀的構造，則是更遙遠的塵封星系。它們發出的微弱光線被前景星系的重力放大並扭曲匯聚後，能被看見。（Source：ASIAA）

團隊成員之一、台大學生楊婷凱表示：「我們一直懷疑在宇宙深處潛藏著眾多被塵埃遮掩的星系，但要靠強重力透鏡逐一辨認，是極具挑戰的工作。」研究團隊結合夏威夷毛納基山的馬克士威爾次毫米波望遠鏡（James Clerk Maxwell Telescope，簡稱JCMT）所搭載的SCUBA-2相機觀測資料，以及韋伯太空望遠鏡（JWST）的高解析影像，成功辨識出13個全新的強重力透鏡系統。更重要的是，團隊首次以量化統計發現，約有1%滿布塵埃的星系（Dust-Obscured Galaxies）在此亮度範圍內會被強重力透鏡顯著放大，與理論模型的預測結果相符。

中研院天文所副所長暨SCUBA-2巡天計畫主持人王為豪表示：「SCUBA-2的深度次毫米觀測讓我們能穿透塵埃遮蔽，而韋伯望遠鏡的高解析度影像則揭示星系的結構與形貌。將兩者結合，使我們得以發現這些宛如宇宙中『隱藏寶石』般的星系，並以更精確的觀測來驗證星系形成與演化理論。」

此項研究不僅提升了研究重力透鏡的靈敏度，也為探討宇宙中可見物質與暗物質的分布提供新的依據。中研院天文所副研究員暨JCMT訪問學者陳建州指出：「隨著歐幾里得太空望遠鏡（Euclid）與即將發射的羅曼太空望遠鏡（Roman Space Telescope）投入觀測，預期將找到更多類似的重力透鏡系統。我們的研究可視為通往這個嶄新領域的關鍵起點，為未來的大尺度宇宙結構研究奠定觀測基礎。」

（本文由台北天文館授權轉載；首圖來源：pixabay）