[轉載] 中研院天文所量測宇宙氣體 揭密造星關鍵

—

為探究宇宙中恆星的來源，中央研究院天文及天文物理研究所助研究員江奕寬，首度以宇宙尺度量測碳元素譜線形成的背景微光訊號，發現宇宙在恆星形成最活躍時期，分子氣體含量可能比過去估計高出近兩倍。中研院指出，這項研究補足宇宙物質循環的重要拼圖，揭示恆星誕生背後的關鍵動力，成果已於2026年3月發表於《自然天文學》。中研院說明，宇宙早期的造星活動如同夜晚燈火通明的城市，星系宛如造星工廠，不斷誕生新恆星，但隨著時間推移，造星速率逐漸下降。過去觀測多集中於明亮大型星系，如同不完整的人口普查，忽略大量黯淡小型星系，使宇宙氣體總量難以完整掌握。為突破限制，江奕寬助研究員採用創新的「線強度映射」觀測方法，以統計方式捕捉全宇宙背景微光，首次量測一氧化碳與電離碳的平均訊號。由於各星系氣體雲會釋放微弱譜線輻射，當訊號累積後，便形成瀰漫宇宙的背景微光，成為觀測整體氣體分布的重要依據。
江奕寬助研究員表示，這種方法如同從高空俯瞰夜間城市，雖無法辨識單一建築，卻能從整體亮度推估城市規模。研究整合普朗克衛星、赫歇爾太空望遠鏡及IRAS紅外線衛星的全天空資料，猶如替宇宙進行一次「氣體斷層掃描」，成功捕捉過去難以觀測的訊號。其中，一氧化碳可追蹤恆星形成所需的分子氣體，電離碳則反映造星過程中的能量釋放，讓科學家得以首次估算宇宙中的分子氣體總量，描繪出跨越約120億年的宇宙演化歷史。
這項研究不僅更新氣體庫存的估計，更進一步驗證宇宙恆星形成的興衰歷史是由「氣體供應」所主導。當星系內燃料充足，恆星便會大量誕生；當氣體減少，恆星的誕生速度也跟著放慢。星系中的分子氣體若沒有新燃料補充，約10億年就會被轉換成恆星而消耗殆盡。因此，宇宙的造星歷史依賴一條跨越時空的「宇宙供應鏈」，氣體從更大尺度的宇宙網結構流入星系、冷卻形成分子雲，最終塌縮點燃一顆顆新生恆星。
中研院指出，這項成果不僅首次描繪碳元素背景微光所揭示的氣體宇宙，也提供理解星系成長與宇宙演化的新證據，為探索宇宙結構開啟新方向。研究經費由中研院與國科會支持。

參考閱讀

中研院天文所量測宇宙氣體 揭密造星關鍵,國立教育廣播電台 • 2 小時前