一幅罕見的天文景象，是一場巨大合併事件的結果。（圖片來源：Adobe Stock）
2004年，美國國家航空暨太空總署（NASA）的太空星系演化探測器GALEX在銀河系中捕捉到一個前所未見的天體，是一團巨大而暗淡的氣體雲，中央包圍著一顆恆星。在GALEX的紫外線影像中，它呈現出藍色光環，儘管這種光是肉眼不可見。後續觀測顯示，氣體內部存在一個厚實的環狀結構，研究團隊因此將其命名為「藍環星雲」。往後的16年間，這個神秘天體成為天文學界難解的謎團。
刊登於《自然》的突破性研究
2020年11月18日，研究成果正式發表於《自然》，研究團隊運用理論模型整合多年來蒐集的觀測資料，提出一項解釋，認為藍環星雲極可能是兩顆恆星碰撞並合併後產生的碎片殘骸。
若此推論成立，這將是目前已知最年輕的恆星合併殘骸系統之一，形成時間在數千年前，仍保留大量合併痕跡。
為何如此特殊？
一般認為恆星合併在銀河系中並不罕見，理論估計可能每十年就會發生一次。然而，合併後產生的碎片通常會遮蔽系統，使天文學家難以在早期階段進行觀測。等待碎片散去，過程通常需數十萬年，合併痕跡已難以辨識，這次發現的藍環星雲恰好填補了這段關鍵空白。
紫外線中的異常現象
GALEX於2003年至2013年間運行，由位於南加州的噴氣推進實驗室管理，任務主要以近紫外與遠紫外波段研究宇宙中的年輕恆星。
多數天體同時輻射近紫外與遠紫外光，但藍環星雲只有發出遠紫外光，這使它在GALEX影像中呈現獨特的藍色，尺寸與超新星遺跡或行星狀星雲相似，但不同之處在於它的中央仍有一顆活躍恆星，除了紫外線以外，幾乎不輻射其他波段，這些特徵令科學家困惑多年。
從行星假說到恆星合併
2006年，團隊使用位於加州帕洛瑪天文台的200英吋海爾望遠鏡，以及夏威夷凱克天文台的10米望遠鏡進行觀測，發現衝擊波證據，顯示氣體來自劇烈噴發事件。
卡內基科學研究所與加州理工學院GALEX團隊成員馬克·塞伯特曾推測，或許是一顆質量為木星數倍的行星被恆星撕裂。在2012年，WISE的紅外巡天資料顯示存在一個塵埃盤，後來來自史匹哲太空望遠鏡等紅外觀測資料證實，該物質的來源比巨行星更大。2017年，德州霍比－埃伯利望遠鏡上的宜居帶行星探測器進一步排除周圍存在緻密天體。
關鍵突破
2017年加入團隊的加州理工學院天體物理學家凱瑞·霍德利，與GALEX計畫首席研究員克里斯·馬汀，邀請擅長建構宇宙合併事件數學模型的哥倫比亞大學理論天文物理學家布萊恩·梅茨格合作。
根據模型推論，一顆類似太陽的恆星與一顆質量約為木星100倍的恆星在演化末期發生合併。較小的恆星螺旋墜入較大恆星，在撕裂與吞噬過程中，熾熱的碎片被拋射至太空，氣體盤將碎片一分為二，形成兩個朝相反方向遠離的空心錐體，其中一個錐體幾乎正對地球，使兩錐重疊區域在GALEX影像中呈現為藍色環狀結構。
遠紫外光的來源
數千年間，碎片雲冷卻形成分子與塵埃，氫分子與星際介質粒子碰撞後，被激發並發出特定波長的遠紫外光，當亮度足夠時，GALEX就能觀測到這道光環。
梅茲格指出，銀河系中可能存在許多年輕的恆星合併殘骸，但我們缺乏辨識它們的樣貌，而藍環星雲或許提供了關鍵範例。塞伯特則表示，GALEX能以紫外波段意外發現這個原本沒有刻意尋找的暗淡天體，再次證明當人類以新的波長觀察宇宙時，總會看見意想不到的景象。
16年的宇宙謎團，也許象徵一個研究新領域的開始。
此報導內容來自NASA噴射推進實驗室。
責任編輯:星躍
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