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「來自遙遠星系的微中子」專家意見
議題背景:
台灣學者參與的國際研究團隊於2026年6月17日,在《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊發表最新研究,發現過去被認為黑洞或超新星爆炸極端天文事件才會出現的微中子,也可能來自於劇烈形成恆星的星系,讓微中子成為觀察宇宙的新工具。
研究連結:https://www.nature.com/articles/s41550-026-02884-9
我們該如何解讀這篇研究?研究團隊如何觀察遙遠的星系?
台灣科技媒體中心邀請研究通訊作者與其他專家提供觀點,說明研究發現。
專家怎麼說?
2026年6月17日
中原大學通識教育中心兼任副教授 黃麗錦
研究提到的微中子是一種幾乎「隱形」的粒子,很少和物質發生反應,因此能從遙遠宇宙一路穿越星際空間,幾乎不受阻礙地抵達地球。對天文學家來說,微中子就像是一位穿越宇宙的信使,能保留來自宇宙深處的方向線索,帶來光線不容易提供的宇宙訊息,幫助科學家理解太陽如何發光、超新星如何爆炸等現象。
2021年9 月22日,位在南極的微中子觀測站(IceCube)偵測到一個高能微中子事件。事件發布後,台灣學者參與的國際研究團隊沿著這顆微中子的路徑方向,使用多座地面望遠鏡尋找可能的來源,發現一個距離地球110億光年的遙遠星系。這個星系被厚重塵埃遮蔽,在可見光中幾乎看不見,卻有非常明亮的次毫米波段電磁波訊號 ,顯示星系中有大量氣體與塵埃集中,並正在劇烈形成新的恆星。
研究團隊之所以認為,這次的微中子事件是來自這個星系,是因為星系位在微中子事件的定位範圍內,而且整個範圍中,沒有發現其他更明顯的可能來源。這個發現不同於過去天文學家認為,微中子主要來自黑洞活動或超新星爆炸等極端天文事件。反而指出,早期宇宙中被塵埃遮蔽的劇烈恆星形成星系,也可能扮演重要角色,為高能微中子的起源提供新線索。
這次研究能看到如此遙遠星系,還有一個關鍵原因:重力透鏡效應。簡單來說,在這遙遠星系與地球之間,有另一個大質量星系,產生像天然「宇宙放大鏡」的效果,將後方遙遠星系的光放大、拉伸並分裂成四個影像,讓研究團隊得以捕捉到這個原本太遠、太暗又難看清楚的星系構造。
換句話說,一顆幾乎看不見、也很難被捕捉的微中子,加上一個天然的宇宙放大鏡,帶領著科學家回到110億年前,看見一個被塵埃隱藏、正在劇烈成長的星系,讓微中子可能成為觀察早期宇宙、了解星系如何形成與演化的新工具。
2026年6月17日
國立清華大學天文研究所教授 張祥光
這篇研究指出在2021年被偵測到的一個高能量微中子極有可能是來自於一個遙遠的充滿塵埃與氣體的「恆星形成星系」(一種正在形成大量恆星的星系)。研究結果顯示,遙遠的「恆星形成星系」可能是宇宙中高能量微中子的重要來源地,因此把高能量微中子的產生與宇宙中的恆星形成的高峰期關聯起來,有助於我們進一步了解星系的演化與宇宙射線的加速機制。
2026年6月17日
中央研究院天文及天文物理研究所研究員 王為豪
Q1. 這篇研究發現什麼?
地表的微中子實驗偵測到來自宇宙的高能微中子,但它們的來源是個尚未完全解決之謎。過去有好的觀測證據顯示,星系核心的超大質量黑洞可以製造一部份這樣的高能微中子,但這不足以解釋實驗所偵測到的高能微中子的總數。這篇新論文提出的的觀測資料,首次顯示遙遠宇宙中,富含大量塵埃、星際氣體密度極高的星系,也可以透過高密度星際氣體中的粒子加速過程,製造高能微中子,不是非要超大質量黑洞不可。
Q2. 研究的重要性是什麼?
研究粗估,宇宙中所有這類型(富含大量塵埃)的星系加起來,對高能微中子數量的總貢獻並不小,離超大質量黑洞的總貢獻只有幾倍之差,這替高能微中子來源問題補上一片新拼圖。
Q3. 這篇研究的限制是什麼?
這畢竟是首次這類星型(富含大量塵埃)的星系可以產生高能微中子的證據,未來會需要更多觀測案例的建立,以及對相似星系的微中子製造率更好的理論模型。
Q4. 研究成果對於未來有什麼影響?
過去微中子實驗偵測到高能微中子,天文學家可能馬上會用與高能輻射相關的望遠鏡(如伽瑪或X射線望遠鏡等)指向微中子的來向,看能不能用望遠鏡看到製造這樣的微中子的天體。現在我們知道極富塵埃的星系也能產生高能微中子,但這種星系卻要靠遠紅外或毫米波、次毫米波望遠鏡才看得到,看來在各種不同波長做研究的天文學家都需要一起與粒子物理學家合作。
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