【科學講堂】首站探索太陽系 離地觀星測移速

縱然大家不一定有太多觀星的知識，但要在一般的夜空之中找出銀河系，應該不算太難：在夜空中由眾多星星組成的一道明亮光帶，就是我們的銀河系了。作為「收納」我們太陽系的星系，銀河系自然成為我們探索宇宙旅程中不可或缺的一站。時至今日，人類還在不停地查探銀河系，以求對它有更進一步的認識。這一次就和各位分享一下這個課題。

氣流影響星光 視角限制觀測

就如地球不是太陽系的中心一般，太陽系也不是位於銀河系的中央位置：太陽系距離銀河中心約26,000光年，算是銀河系的邊陲地帶。早在二十世紀中葉，我們對銀河系的結構已有一個大致認識：基本上來說，銀河系的主體像一隻在旋轉的碟子，而中心部分更密集地收藏了許多星體；銀河系的外部，則是呈球狀的銀暈（halo），是銀河系中星星密度較低的地方。

到了上世紀七八十年代，科學家們已在推斷銀河系如何在過去十多億年中慢慢形成：太空中的氣體、塵埃因為萬有引力的吸引而聚攏在一起，而慢慢形成各個星體與銀河系的主體部分；其後再經由融合附近其他較小的衛星銀河系，逐漸「壯大」成今日銀河系的規模。

為了對銀河系有更深入的了解，其實科學家們一直以來都在利用地面上的望遠鏡去觀測銀河系的不同部分，以求找到更多細節去增加我們的知識。不過，當星光穿過大氣層到達我們的望遠鏡時，星光不可避免地會受到大氣層中的氣流所影響，因而限制了我們觀測的精確度。在地球上量度銀河系星體移動的速度也較為困難：以我們在地球上的視角來說，星星移動的速度實在是太慢了。

衛星太空觀察 發現外來星體

蓋亞（Gaia）就是為了解決這些問題而設計的太空望遠鏡，在2013年被發射上太空。蓋亞在圍繞太陽運行的同時，可以從不同的位置觀察同一顆星體，從而計算出星星移動的速度和它跟我們的距離。蓋亞更高的靈敏度也容許我們更深入地探索銀河系：蓋亞觀察的十多億顆星星之中，百分之九十九都是以前沒有被準確量度過距離的。而「居高臨下」位於太空中的蓋亞，自然不會受到大氣層中的氣流影響。

蓋亞的數據，容許我們找出更多有關銀河系的過去。比如說科學家們在蓋亞觀察過的星體之中，找出了一組三萬多顆的星星。一般來說，銀河系中的星星傾向依從某一個方向移動，但這組星體卻跟隨相反的方向，而且更慢慢地從中心移向銀河系的邊緣。更深入的研究顯示，這些星星還有着類似的化學成分。這些特徵告訴我們，這組星體有着與其他星體不同的來源。科學家們現在認為，這組星星其實來自另一個較小的星系，在80億至110億年前與我們的銀河系相撞，影響了我們銀河系的演化，並加入成為一部分。

蓋亞的數據在2018年發放，很快就催生了許多研究成果，增加了我們對銀河系的認識。在不久的將來，相信還會有更多的發現，希望屆時再跟大家分享。

◆ 杜子航 教育工作者

早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。