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標 題: [摘錄]從宇宙顏色決定恆星形成速率的演變
發信站: 銘傳築夢別境 (Fri Dec 26 21:07:50 2003)
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一組國際性的天文研究小組，藉由宇宙非常年輕時的顏色變化，測定了宇宙早期恆星
形成速率的變化。他們說：如果現在的宇宙是米黃色的，那麼宇宙在25億歲時，大約
是呈現藍色。此為一項研究計畫Faint InfraRed Extragalactic Survey (FIRES)的
一部份，這些研究人員利用歐南天文台（ESO）超大望遠鏡（VLT）的ISAAC，觀測天
空中一塊很小的區域（南哈柏深太空區（Hubble Deep Field South，HDF-S））中
300多個星系來進行這項分析，他們想要瞭解宇宙中的恆星如何聚集與演變。
左圖即為這些天文學家繪製出宇宙的顏色隨時間演變的示意圖，橫軸為宇宙的年齡，
以10億年為單位，宇宙現在大約是137億歲左右。圖中星系的顏色已經移除因與至膨
脹的紅位移所造成的影響。圖片下方的色條則顯示宇宙整體顏色的改變狀況，可見宇
宙由藍變紅。（ESO PR Photo 34/03，[Preview - JPEG: 501 x 400 pix - 21k，[
Normal - JPEG: 1003 x 800 pix - 178k]，[Full Res - JPEG: 1200 x 958 pix -
230k]）。
荷蘭Leiden天文台天文學家Marijn Franx解釋：「早期宇宙之所以呈現藍色，主要是
因為當時星系中的恆星多半是年輕的藍色熾熱恆星。然而隨著時間進展，大部分的恆
星逐漸老化而變紅，因此現今的宇宙顏色逐漸偏紅。」而這個研究團隊的主持人：德
國麥克斯-普朗克天文物理研究所Gregory Rudnick則說：「宇宙過去與現在的總光量
大致相等，但因藍色熾熱恆星實際上所發出的總輻射比紅色年老恆星發出的總輻射還
多，因此，顯然早期宇宙中的恆星必定比現在還少。現今宇宙中一半以上的恆星應該
都是約在距今宇宙總年齡的一半（70億年前左右）才陸續形成，約與我們的太陽形成
時間相仿（約50億年前左右）。」據估計，宇宙早期（約30億歲的時候）的恆星數量
只約為現今的1/10而已。
此外，宇宙早期的大質量、藍色但壽命短的恆星比較多；現今宇宙所「生產」的恆星
則多半是顏色偏紅、壽命較長的小質量恆星。所以整體來說，宇宙的平均顏色會從早
期充斥藍色熾熱恆星而呈現藍色，隨著大質量恆星很快地結束生命、在宇宙中隱匿無
光，小質量偏紅的恆星繼之而起之後，宇宙的平均顏色便愈來愈紅。
天文學家以前認為星系中恆星形成的歷史相當複雜，有時甚至伴隨著大量恆星同時形
成的「星爆事件（starburst）」。但從現在最新的證據來看，恆星形成的「平均歷史
」其實很單純，變化的趨勢非常平穩。
南哈柏深太空區位在南天的杜鵑座中，其實是一塊視野範圍非常小的區域這塊區域於
1990年代被哈柏太空望遠鏡（HST）和其他地面大型望遠鏡選中，作為深度研究的目標
。當時哈柏太空望遠鏡以可見光波段總共曝光了140個小時，才完成此天區的攝影任務
。而地面大型望遠鏡也跟進，進行天體影像與光譜的觀測。當時VLT也有類似的計畫（
ESO PR 23/02），利用口徑8.2米的望遠鏡拍攝同天區，視野為2.5X2.5平方角分，比
HDF-S大一些，但仍只有滿月面積的1/100不到，是同一天區觀測中，最精細的紅外波
段影像，影像品質幾乎可與哈柏太空望遠鏡的苦見光波段影像媲美。
相關論文發表在12月20日出刊的天文物理期刊（Astrophysical Journal，ApJ）中。
（The rest frame optical luminosity density, color, and stellar mass density
of the Universe from z=0 to 3" by Gregory Rudnick et al.）
參考資料來源：
http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-2003/pr-34-03.html#phot-34-03
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