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庫柏帶天體與左上角太陽相對位置模擬圖。圖／法新社
昴星團望遠鏡。圖／日本國立天文台官網
2019年公布的首張黑洞照片。圖／法新社
各地事件視界望遠鏡合成照。圖／ESO官網
地球夜空呈現的銀河系。圖／法新社
原行星盤中形成的恆星模擬圖。圖／NASA官網
哈伯望遠鏡拍到兩個正在碰撞的星系。圖／NASA、ESA官網
新視野號飛掠庫柏帶天體模擬圖。圖／法新社
編譯／潘楠慕
太陽系中比我們原本認為的還要熱鬧。一份研究指出，在太陽系邊緣「庫柏帶」（Kuiper Belt）一處原本被認為空無一物的區域，新發現11個天體，這項研究不僅顯示，該區域或許還存在更多未知天體，也可能對尋找太陽系外生命帶來影響。
這項發現是美國航太總署（NASA）的新視野號（New Horizons）探測器，與日本國立天文台設於夏威夷的昴星團望遠鏡（Subaru Telescope）搭配探索的成果。庫柏帶是位於海王星軌道外幽暗冰冷的帶狀區，目前普遍認知的範圍從距離太陽約45億公里，相當於地球與太陽距離的30倍、即30個天文單位（AU），到距離太陽約75億公里（50AU）。
據信庫柏帶存有太陽系誕生時殘留的原始組成物質碎片，但是天文學界至今對這處太陽系邊境所知甚少。新視野號2006年發射，2019年飛越庫柏帶天體、前名「終極遠境」的「天空」（Arrokoth），成為第一個穿越並觀測這處區域的探測器。
昴星團望遠鏡2004起對庫柏帶進行觀測，迄今發現263個天體，但是其中11個位於距離太陽90個天文單位處。日本千葉工業大學行星探索研究中心研究員吉田二美（Fumi Yoshida）說，這項發現「最令人興奮的部分就在於，這11個天體在已知庫柏帶邊界以外」。
研究發現，庫柏帶距離太陽70到90AU處是一片天體群聚區，而在55到70AU則是僅分布稀少天體的「谷區」，這處區域迄今未見於其他對庫柏帶的觀測報告，而新發現的11個天體和庫柏帶之間就隔著這片空隙區，以環形軌道運行。
之前許多觀測都在其他行星系統中發現存在類似的環形和空隙區結構。吉田二美指出，若這個在庫柏帶以外的環形結構獲得證實，會是一重大發現，表示孕育太陽系、由氣體和塵埃盤組成的「原始太陽星雲」，比之前所認為的大得多，這可能對研究太陽系行星形成過程有重要影響。
這份研究報告9月在《行星科學期刊》（Planetary Science Journal）發表。新視野號任務首席研究員史登（Alan Stern）說，這份研究「是突破性的發現，揭開了在太陽系遙遠邊緣，存在出人意料且令人感到興奮的新物體」。
日本國立天文台指出，這項發現暗示太陽系或許與其他行星系統有更多相同之處，這一點又會對尋找太陽系外生命有所影響。目前科學界認為，恆星存在生命的前提是擁有「較小的母星雲」，若證實太陽系是從一個比先前所知還大的星雲形成，就推翻了這個假設前提，找到其他符合生命存在條件的行星系統之機會，將因此大幅增加。
30億年前 銀河星系爆發大碰撞
2013年發射的歐洲太空總署（ESA）「蓋亞號」（Gaia）探測器，正持續繪測銀河系中逾10億顆恆星的地圖，一份新研究根據這些繪測資料發現，最近一次星系碰撞其實發生在不到30億年前，比過去所認知的時間晚了數十億年。
美國紐約倫賽萊爾工技學院天文學教授紐伯格（Heidi Jo Newberg）和客座研究員唐倫（Tom Donlon）率領的研究團隊，近日發表研究報告，提出銀河系最近一次大規模星系碰撞發生在不到30億年前，而非之前普遍認為的80億到110億年前。
這項研究發現的關鍵，是蓋亞號任務測繪銀河系中部分恆星的運動、亮度、溫度及成分，這些資料讓天文學家能夠深入探究銀河系的結構和演化史，特別是銀河系的「皺紋」，即因星系碰撞時恆星運動留下的痕跡。
唐倫解釋，人隨著年紀愈大，皺紋就愈多，但是對銀河系來說正好相反，星系碰撞產生的波紋會隨時間推移消散，因此可藉此追蹤星系碰撞時間。
研究人員將他們觀察到的「皺紋」與宇宙模型比對，認定最近一次大規模星系碰撞，並非發生在80億到110億年前。紐伯格指出，像在蓋亞探測資料中呈現的明顯恆星皺紋，「肯定是在不到30億年前發生」，否則應該早已消散，因此，「這樣說來，就比之前所想的至少晚了50億年。」
之前天文學界認為，80億到110億年前「蓋亞香腸-恩克拉多斯合併」（GSE）碰撞事件產生了大量有不尋常運行軌道的恆星，現在認為，這些恆星可能是由更近期的「室女星系徑向合併」（Virgo Radial Merger）事件造成。
這項研究改寫銀河系的星系碰撞史，倫賽萊爾工技學院科學院院長布雷尼曼（Curt Breneman）說，蓋亞探測資料也提供天文學界史無前例的機會，能更了解宇宙發展歷程。
全球望遠鏡串連 揭露黑洞細節
跨國合作的「事件視界望遠鏡」（EHT）計畫再度突破極限，以345千兆赫（GHz）頻率，成功捕捉到來自遙遠星系中心的光，達到歷來在地球上進行的天文觀測最高解析度。
哈佛史密森尼天體物理中心（CfA）率領的研究團隊，8月在《天文學期刊》（The Astronomical Journal）發表這項測試觀測成果，可望使室女A（M87）、人馬座A（Sgr A）星系中心超大質量黑洞成像解析度提高50%，更能首次呈現黑洞外圍的多色影像，揭露更多細節。
事件視界望遠鏡由智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA）等地球上多地望遠鏡組成，2019年發表室女A星系黑洞觀測照，是有史以來首張黑洞影像，2022年又發表人馬座A星系黑洞照。
報告共同作者雷蒙（Alexander Raymond）說，「EHT以230千兆赫頻率（1.3毫米波長）首次拍攝到的黑洞影像，黑洞光環仍然模糊不清，頻率若提高到345千兆赫（0.87毫米波長），影像將更清晰，不僅能揭露一些之前預測的特性，還可能發現一些全新現象」。
EHT以特長基線干涉測量技術（VLBI）串連各地望遠鏡，模擬成一台「如地球大小」的望遠鏡，提高解析度的方法有兩種：增加各望遠鏡距離，讓虛擬望遠鏡變大，或者提高觀測頻率。由於EHT已涵蓋地球各地，因此，研究團隊採用第二種方式。
EHT計畫創始主任德勒曼（Sheperd Doeleman）解釋，「這次的突破就像把黑白照片變成彩色的，就能夠區分出更多細節」。這項成果是這項黑洞成像計畫的重要里程碑，也為地基天文學研究樹立新標竿。
