(中央研究院天文及天文物理研究所成果發表，上網時間：2019年8月8日)

一群天文學家透過ALMA，在距離百億光年外，找到了39個暗星系，是先前哈伯太空望遠鏡最深的影像中也看不到的 。這些漏網之魚相較於哈伯光學波段偵測到的明亮星系，質量相近，但數量卻多出十倍。研究團隊認為它們可能是現今宇宙中大質量橢圓星系的先祖。然而有趣的是，目前沒有任何主要宇宙學理論曾預測出這麼多有恆星正在形成的大質量暗星系。ALMA新結果對我們現在所理解的宇宙拋出了一個問號，這項研究今天在Nature雜誌刊出。

研究團隊中，來自東京大學/法國CEA/日本國立天文台的第一作者王濤表示，「早先的研究在早期宇宙中曾發現過恆星形成極為活躍的星系，但數量滿少。比起最極端的星爆增星系，本次我們找出的暗星系的恆星形成並沒有那麼劇烈，但星系數量卻多出100倍。探討這些在早期宇宙歷史中扮演主要角色的星系，能增加我們對星系形成的了解，是很重要的研究。」

王濤和其團隊透過ALMA望遠鏡，將目標對準哈伯深空計畫中CANDELS的3個巡天場。他們從史匹哲紅外線太空望遠鏡的觀測資料中發現了63個很紅的天體，這些天體因為太紅了，用哈伯望遠鏡看不到。而另一方面，史匹哲紅外線太空望遠鏡卻因受限於空間解析力，並無法讓天文學家能更進一步探討這些天體的性質。

在這63個極紅天體中，ALMA偵測到39個有次毫米電波訊號。由於ALMA解析力和靈敏度都高，因此能確認這些星系是有恆星正在形成的大質量星系，恆星形成的效率大約比我們銀河系高了100倍。這些星系能代表距今約百億年前的早期宇宙多數大質量星系，是先前研究中有所遺漏的。

另一位論文共同作者David Elbaz指出，如果保持這樣的恆星形成率的話，這些由ALMA偵測到的星系有可能形成早期宇宙第一代大質量橢圓星系，然而這裏有個問題是，它們的數量多到超過預期。研究團隊按密度數字估，應該每平方度相當於有530個天體，但是目前沒有哪個理論模型的估計值或電腦模擬計算的結果曾得到過這麼高的一個數字。此外，根據目前廣泛獲認同的主流宇宙學模型，在具有某種暗物質的宇宙組態下，要在早期宇宙形成這麼多大質量天體，那是很困難的事情。總言之，ALMA的這項新成果挑戰著我們現今對宇宙演化的認知。

研究團隊中的東京大學河野孝太郎教授表示：｢大質量橢圓星系位於星系團的中心，譬如最近因史上第一張黑洞照片而為大眾熟知的M87星系，它也是大質量橢圓星系；在這種星系裡，多數的恆星都是在宇宙早期就誕生了。但要找這些大質量星系的前身，先前只用哈伯太空望遠鏡來找，總是無功而返。因此，本次發現大量哈伯望遠鏡看不到的大質量星系，等於是能夠說明宇宙誕生後的十億年間，大質量星系如何組成的直接證據。後續可望透過ALMA及JWST望遠鏡（James Webb Space Telescope）來對這些星系的性質做深入調查，期待對早期宇宙星系如何形成有更全面的認識。」

本研究論文發表於2019年8月7日Nature期刊，篇名：A dominant population of optically invisible massive galaxies in the early Universe , by T. Wang et al.

團隊成員：王濤 (The University of Tokyo/CEA/National Astronomical Observatory of Japan), C. Schreiber (CEA/Leiden University/Oxford University), D. Elbaz (CEA), Y. Yoshimura (The University of Tokyo), K. Kohno (The University of Tokyo), X. Shu (Anhui Normal University), Y. Yamaguchi (The University of Tokyo), M. Pannella (Ludwig-Maximilians-Universitat,), M. Franco (CEA), J. Huang (National Astronomical Observatories of China), 林征發 (中研院天文所/台大天文物理所 )、王為豪 (中研院天文所)。

相關連結：NAOJ: ALMA Identifies Dark Ancestors of Massive Elliptical Galaxies

中央研究院天文及天文物理研究所科學成果發表： https://www.asiaa.sinica.edu.tw/news/sciencehighlight.php

編輯：黃珞文

審校：王為豪、周美吟博士