轉載自臺北天文館網站
史匹哲太空望遠鏡發現隱藏起來的星
你知道怎麼把星系中超級亮的光芒遮蔽起來嗎？答案就是利用大量的宇宙塵埃。美國太空總署的史匹哲太空望遠鏡（Spitzer space telescope）透視過星際灰塵，發現一群被隱藏起來的超亮星系，距離地球有110億光年之遠。這些特殊的星系幾乎是宇宙中最亮的物質，亮度跟10兆個太陽的亮度相等。它們的距離這麼遙遠，加上被星際塵埃遮住，目前只有史匹哲望遠鏡能找到它們。
星際塵埃是哪裡來的呢？到現在並沒有很確切的答案。恆星周圍會產生許多的塵埃，但是對於它們是如何擴散並圍繞在星系週邊的機制卻還不是很清楚。另一個讓人想不透的是，這些星系怎麼會如此的亮？天文學家推論在這些特異的星系中心分別潛藏著新近形成的類星體，這些在星系中心的類星體就像很亮的燈泡，而點亮燈泡的能量來源就是黑洞。此外，天文學家也想要探討，像這種富含塵埃而且異常明亮的星系，是否最終會演化成像銀河系一樣較昏暗且較少塵埃的星系？
康奈爾大學的丹徫德曼博士(Dr. Dan Weedman)說：「我們看到的星系本來應該是看不見的，但是經過二十多年紅外線的搜尋，找到了一些距離較近，但是非常類似的塵埃星系。等到有了史匹哲太空望遠鏡，我們便能清楚從遠方的宇宙找到這些星系。」
以康奈爾大學為首的研究團隊，首先用史匹哲望遠鏡的多波段影像光度計（multiband imaging photometer）鎖定夜空的一部份進行掃描，尋找這些隱形星系的特徵。接著利用紅外波段資料跟美國國家光學天文台(National Optical Astronomy Observatory) 暗天體廣視野巡天計劃(Deep Wide-Field Survey)取得的光學影像，針對同一個區域的數千個星系進行比對。由這些照片找到只有史匹哲太空望遠鏡才能發現的31個特殊星系。暗天體廣視野巡天計劃聯合研究主席的比爾賈奴西博士(Dr. Buell Jannuzi)說：「我們花了好幾個月去觀察這個大區域，而史匹哲太空望遠鏡以大海撈針的方式中終究找到這些塵埃星系。」
用史匹哲紅外線攝譜儀更進一步的觀察後發現，31個星系中的其中17個有矽酸鹽塵埃的存在。矽酸鹽微塵粒子比沙子還小，是為組成恆星的基本成分之一。長久以來，星系周圍都有發現矽酸鹽微塵粒子。湯瑪士索亦非博士(Dr. Thomas Soifer)是美國加州的巴莎迪那市史匹哲科學中心的主任(他同時也是位在巴莎迪那市的加州理工學院的物理教授)，他說：「矽酸鹽塵埃是一個重要的關鍵，可以用來瞭解星系發展中，類似太陽系的行星系統何時形成。我們可以使用攝譜儀解析來自遙遠星系發出的光，當如果在光譜中發現了某些物質（例如矽酸鹽）可供辨識的特徵，便能夠用來計算星系離我們有多遠。」
這些被找到的星系在宇宙大約三十億歲的時候就誕生了，而宇宙現在已經大約一百三十五億歲了。1983年美國與歐洲兩個太空總署聯合運作的「紅外線天文衛星」(Infrared Astronomical Satellite )發現類似的多塵埃星系，但是距離比較近。後來，歐洲太空總署的紅外線太空站（Infrared Space Observatory）探測到較遠的星系。最後，經過改良，靈敏度比以前要好上100倍的史匹哲太空望遠鏡，終於找到距離我們如此遙遠的塵埃星系。
紐約康奈爾大學(Cornell University, Ithaca, N.Y.)，負責這項研究的首席科學家說：「也許像太陽一樣的恆星能在較富含塵埃，較明亮的星系產生，但事情是不是這樣我們也還不清楚。但是藉由研究這些星系，對於銀河系歷史應該會有更多的認識。」
參考資料來源：Spitzer Finds Hidden Galaxies, 2003.03.03；轉載自中研院天文網
天空中最著名的一頂帽子--墨西哥帽星系（Sombrero galaxy，M104），在史匹哲望遠鏡的紅外鏡頭下（上圖右下），展現出與大家熟知的M104（上圖左下），完全不一樣的風貌。將一般可見光拍攝的M104（哈伯太空望遠鏡2003年6月拍攝），與史匹哲拍攝的紅外影像（2004年6月、2005年1月）結合後，便是如上圖上方的合成照啦！
從史匹哲的紅外影像中，清晰可見M104星系明亮的核球（buldge）以及環繞於星系周圍的塵埃帶（dust lane）。在紅外波段下，塵埃帶呈現明亮的輝光，而原本的暗帶，看來似乎變得透明，因此可清楚地看見星系盤面較內側、原本被塵埃帶遮蔽的恆星。
M104星系位在室女座南緣，離地球約2800萬光年，是個相當巨大的天體，質量高達8000億倍太陽質量，直徑約為50000光年。M104其實是屬於像我們銀河系一樣的螺旋星系，但是因為它幾乎側面朝向地球（傾角僅6度），所以從地球上看來，大致只能看到盤面上的塵埃帶以及整個星系的銀暈，看不到星系的旋臂，所以才會呈現出這麼別緻的外觀。
目前科學家正在利用史匹哲太空望遠鏡進行「史匹哲鄰近星系紅外巡天計畫（pitzer Infrared Nearby Galaxies Survey）」，研究不同波段下、不同星系中的恆星是如何形成，並提供影像和光譜資料做為未來研究用。目前這個計畫已經拍攝了75個星系，M104為其中之一。
參考資料來源：http://www.spitzer.caltech.edu/Media/releases/ssc2005-11/release.shtml, 2005.05.04
史匹哲太空望遠鏡揭開類星體的神秘面紗
絕大部分的大型黑洞，都是偷偷地躲在宇宙不為人知的角落中大口吃喝；不過，現在藉助史匹哲太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）的強力紅眼，終於讓這些宇宙大魔頭無所遁形。英國牛津大學（University of Oxford）Alejo Mart'nez-Sansigre等人的論文發表在自然（Nature）期刊中。除了牛津大學的Mart'nez-Sansigre等人外，美國亞利桑納大學的另一研究團隊也利用史匹哲發現了類似的類星體（http://uanews.org/science）。
史匹哲太空望遠鏡因利用紅外波段，故可穿透星系濃厚的塵埃雲氣，直接目睹位在星系中心的飢渴黑洞（black hole）--所謂的類星體（quasars）。這些類星體，其實都是位在星系中的超重黑洞（super-massive black holes），周圍有大量氣體與灰塵形成的環狀結構，其重力之強大，足以在一年內就從這個巨環吞噬了等同於1000顆恆星質量的物質，使得類星體成為宇宙中最亮的天體。
過去幾年，天文學家對於宇宙終究竟有多少類星體，一點概念都沒有。由於類星體所發出的X射線，比宇宙中其他天體還強許多，因此天文學家估算類星體數量的標準方法，是利用宇宙X射線背景輻射（cosmic X-ray background），然而這種方式卻與實際的X射線和可見光觀測結果不太相符，真正觀測到的類星體數量遠低於用X射線背景輻射預測的數量。天文學家認為可能是因為類星體都被星系中心外圍的環狀塵埃雲氣遮蔽的關係，或是它們所在的地方本就是塵埃含量較高的星系，才會導致實際觀測數量偏低。
史匹哲的強力紅眼，在天空很小的一塊區域中，就總共發現了21個隱藏的類星體；每一個都已經過美國國家電波天文台（National Radio Astronomy Observatory）超大電波望遠鏡陣列（Very Large Array radio telescope）的證實。21個類星體中的10個是位在相當成熟而巨大的橢圓星系中，其餘的則位在恆星還正在形成階段、塵埃密佈的星系中。如果將這個21個類星體的資料予以外差處理，便可得到全天的估計數量。從史匹哲的觀測結果，天文學家不僅證實絕大多數的超重黑洞果真都是藏在塵埃中，默默地成長茁壯，而且可以從中瞭解類星體究竟是分佈在宇宙的何處、如何會散佈在這些位置上的。
史匹哲望遠鏡發現：不及格的恆星卻可能形成行星系統
美國航太總署史匹哲太空望遠鏡（NASA's Spitzer Space Telescope）的紅外線眼睛首度探測到圍繞著5顆棕矮星運轉的成團微小灰塵顆粒與細小的礦物結晶體。一般認為，這些物質團塊與結晶體將相互碰撞而聚集結塊，最終形成行星。棕矮星是因質量太小而不夠資格作為恆星的天體。這些圍繞著棕矮星的物質團塊，很可能是行星形成的極初期狀態，因為類似的物質在行星剛形成的區域以及太陽系的彗星裡都曾被觀測到。
這項發現提供證據顯示，棕矮星儘管比一般恆星年老和黯淡，但在形成行星的過程上遵循著相同的步驟。
觀測同時也指出：棕矮星可能是尋找行星任務很好的目標，目前天文學家不明瞭是否在棕矮星的行星上有生命存在。
棕矮星與普通的恆星最大的不同在於它們的質量不足以點燃內部核反應；但它們一如普通恆星，靠著本身的重力由濃厚的雲氣團收縮形成。棕矮星也像恆星一樣，衍生具有氣體與灰塵所構成的塵埃盤（dusty disk）圍繞其運轉。史匹哲望遠鏡在紅外波段發現了很多這樣的塵埃盤。
亞利桑納大學（University of Arizona）天文學家、同時也是美國航太總署天文生物研究院行星與生命中心（NASA Astrobiology Institute's Life and Planets Astrobiology Center）成員的Daniel Apai博士與其研究團隊，利用史匹哲望遠鏡觀測蒐集堰蜓座中6顆520光年以外的年輕矮星周邊塵埃盤中無機礦物的細部訊息。這6顆矮星的質量介於40～70倍木星質量，大約已經形成了1～3百萬年。
天文學家發現其中5個塵埃盤中的結晶塵埃粒子正在聚集增厚，可能是行星形成聚合的早期現象；他們也觀測到顆粒大小不等的橄欖石礦物結晶體，有些橄欖石顆粒還頗大。研究小組同時注意到這些矮星的塵埃盤已呈扁平狀，這是塵埃聚集成行星的另一項特徵。
研究人員說：我們正在觀察行星形成的第一步，它與以往認為的大不相同。史匹哲望遠鏡給了我們機會學習在不同的環境條件下行星如何形成。我們目睹了粒子連結、增長的過程，非常令人興奮，因為我們不知道：像這樣在棕矮星周圍低溫物質構成的塵埃盤，是否能具有像普通恆星塵埃盤一樣的演化過程。
這項發現登載在 10月25出刊的「科學」。
參考資料：http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2005-160, 2005.10.20
