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銀河系是豐富複雜的環境,我們習慣視之為一條橫亙夜空的星河,由無數星星組成,但這只是可見光圖像,若以電波波段觀察天空,可觀察到更細緻不同的景像,包括帶電粒子和磁場。
幾十年來,天文學家用電波望遠鏡探索銀河系。研究天體特性,我們更能了解銀河系演化和組成。團隊發表於 《澳洲天文學會出版品 》的研究成果 ,為銀河盤面結構提供新見解。
為了揭示天空以電波波段觀測的樣貌,使用默奇森寬場陣列電波望遠鏡(Murchison Widefield Array,MWA),是位於澳洲內陸的電波望遠鏡陣列,由分布數平方公里的 4,096 根天線組成,一次可觀測天空廣泛區域,快速描繪銀河。2013~2015 年此陣列觀測整個南半球天空,GLEAM(GaLactic and Extragalactic All-sky MWA survey)計畫用 MWA 望遠鏡全日巡天銀河系及河外星系電波,涵蓋寬廣電波頻段。
GLEAM 提供第一張天空「電波彩色」圖 ,包括銀河系本身。揭示銀河系盤面瀰漫的光芒、數千個遙遠星系及恆星誕生與死亡的區域。而 2018 年陣列升級後,解析和靈敏度更提高,延伸形成 GLEAM-eXtended 觀測任務(GLEAM-X)。
兩次探測最大差別在 GLEAM 可綜觀全貌,但不能檢測細節,GLEAM-X 可看到細節而非全貌。為了捕捉兩者,團隊採用稱為影像域網格化的新型成像技術,將數千次 GLEAM 和 GLEAM-X 觀測結果結合,形成巨大的銀河系圖。
由於兩次探索是在不同時間段觀測天空,因此校正電離層扭曲(地球高層大氣不規則性引起的無線電波變化)非常重要。否則扭曲會在觀測間形成位移。演算法應用於校正,平順對齊和堆疊不同夜晚的資料,這耗費了西澳洲 Pawsey 超級計算研究中心超級計算機超過百萬小時處理。
結果就是得到一幅涵蓋南半球可見銀河 95% 的新影像,包括 72~231MHz 電波頻段。寬頻段範圍最大優勢在能觀測到不同電波源,並根據電波來源(宇宙磁場或高溫氣體)區分各自的「電波顏色」。恆星死亡爆炸產生的輻射呈橘色,頻率越低,亮度越高。恆星誕生的區域則呈藍色。這些顏色讓天文學家能一眼就能辨認出星系不同物理組成。
此銀河系最新電波頻段圖是迄今低頻段解析度最高、涵蓋範圍最廣的觀測圖,推動星系科學研究,從研究恆星爆炸後留下的微弱古老殘骸,到繪製高能量宇宙射線及構成恆星內部介質的塵埃和顆粒的分佈圖。
新 SKA-Low 望遠鏡落成並運作前,這張電波圖的影響力將難超越,將來 SKA -Low 望遠鏡的靈敏度和解析度將比前身 MWA 高數千倍,但升級還要數年才完成。目前這張新圖像令人振奮預示完整 SKA-Low 未來會展現的奇觀。
※New images reveal the Milky Way’s stunning galactic plane in more detail than ever before
(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖為 MWA 看到銀河系中心的電波圖像,來源:Silvia Mantovanini (ICRAR / Curtin) / GLEAM-X Team)
資料來源 : technews
https://technews.tw/2025/11/05/new-images-reveal-the-milky-ways-stunning-galactic-plane-in-more-detail-than-ever-before/
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