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進入揭開宇宙造星秘密 中研院找到巨大「恆星燃料庫」
2026/03/13 14:48 記者林曉雲／台北報導
研究使用的其中11個波段的天空觀測照，資料來自普朗克衛星、赫歇爾太空望遠鏡和紅外線天文衛星。（中研院提供）
宇宙中的恆星從哪裡來？中央研究院天文及天文物理研究所助研究員江奕寬，首次從宇宙尺度量測碳元素譜線形成的宇宙背景微光訊號，發現在恆星形成最活躍的年代，宇宙中的分子氣體可能比過去估計的多出將近2倍。
這項成果不僅補上宇宙物質循環的重要拼圖，更揭示恆星誕生背後的關鍵動力，研究成果於今（2026）年3月發表在國際期刊「自然天文學（Nature Astronomy）」。
研究結果顯示，在宇宙恆星形成最活躍的年代，星系所擁有的分子氣體密度比過去研究估計高出將近2倍，代表當時宇宙擁有更充足的「造星燃料」，因此能以極高效率形成新恆星。
宇宙在約100億年前曾經歷一段「造星高峰期」，當時大量星系像造星工廠般快速誕生新恆星，但之後造星活動逐漸減弱，長期以來，天文學界一直試圖了解這段演化歷史背後的原因，但過去天文學家多透過觀測單一星系來推估氣體含量，這種方式往往只能看到明亮的大型星系，許多暗弱的小型星系難以被完整納入，使宇宙氣體庫存的估計存在不確定性。
為突破這項限制，江奕寬說明，他採用創新的觀測方法「線強度映射（Line-Intensity Mapping）」，透過統計方式捕捉整個宇宙的背景微光訊號，而非只觀測個別星系，整合普朗克衛星（Planck）、赫歇爾太空望遠鏡（Herschel）以及紅外線天文衛星（IRAS）的全天空資料，分析一氧化碳與電離碳所形成的微弱輻射訊號，這些訊號雖然極其微弱，但當來自無數星系的訊號疊加後，便形成瀰漫在宇宙中的背景微光，可以藉此推估整體氣體含量。
江奕寬形容，這種方法就像從飛機上俯瞰夜晚的城市，即使無法看清每一棟建築，仍可透過整體燈光分布推算城市規模，透過這種統計方式，研究團隊得以描繪跨越約120億年的宇宙氣體演化歷史。
研究也指出，宇宙造星活動在約100億年前達到巔峰後逐漸減弱，關鍵原因可能與氣體供應量下降有關，當星系中的分子氣體耗盡且缺乏新的氣體補充時，恆星誕生速度便會逐漸下降。一般而言，若沒有新的氣體流入，星系中的分子氣體大約在10億年內就會被轉換為恆星而消耗殆盡。
研究量測之一氧化碳譜線強度推算的宇宙分子氣體密度（黑色曲線與圓點），與傳統星系巡天的估計結果（淺藍色符號）及理論模型（桃紅色虛線）形成對照。由於星系巡天僅涵蓋可被單獨偵測的明亮星系，其結果往往低估整體氣體含量，該研究顯示，在大量黯淡星系中仍蘊藏著相當可觀的分子氣體儲量。（中研院提供）
