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南風車星系 M83：ALMA 描繪出它的冷分子氣體
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智利 ALMA 天文台的一張新影像，呈現的不是螺旋星系 M83 的星光，而是冷氣體發出的微弱電波；這些氣體正是新恆星誕生的原料。測量結果顯示，決定氣體有多密、多熱的，主要是星系的旋轉、棒狀結構和旋臂，而不是年輕的恆星。
用造星原料畫出的星系
M83 又稱南風車星系，位在長蛇座，距離我們約 1,500萬光年。在一般的照片裡，它是由恆星和塵埃組成的明亮螺旋。ALMA 是一組設在智利安地斯山脈查南托爾高原上的電波天線陣列，它看到的是另一番景象：冷氣體雲裡的分子所發出的毫米波。
這些雲氣之所以重要，是因為幾乎每一顆恆星都是在這種雲氣塌縮時誕生的。恆星一旦開始發光，就會加熱周圍的氣體，讓氣體更難繼續塌縮；同時，星系的旋轉也不停攪動著氣體。這幾種作用加在一起，決定了一個星系形成新恆星的速度。
M83 很適合拿來研究這件事，原因有二。第一，它和我們的銀河系非常相像，銀河系也是中央有棒狀結構的螺旋星系，也就是棒旋星系。第二，我們幾乎是從正面看到它，所以它的旋臂、棒狀結構和旋臂之間的空隙都攤開在眼前，彼此不會重疊。
塑造氣體的是星系的結構，不是恆星
這張影像出自 Jin Koda 領導的研究，相關論文於 2025 年發表在《天文物理期刊》。天文學家通常用一氧化碳（CO）這種分子來追蹤冷氣體；研究團隊測量的，就是一氧化碳在兩個特定波長上的訊號，也就是它的兩條譜線。這次觀測能分辨出小到約 150 光年的結構。波長較短的那條譜線來自分子較高的能階，氣體要夠密或夠熱才發得出這條譜線，所以兩條譜線的強度比，可以當作溫度計，也可以當作密度計。
這個比值跟著星系的結構變化：在旋臂之間的空隙裡偏低，到了旋臂和棒狀結構就升高，在星系正中心最高。在旋臂和棒狀結構裡，這樣的變化代表氣體的密度或溫度約為旋臂之間的 2 到 3 倍，也可能兩者同時升高。即使在旋臂上沒有恆星形成的區段，比值也一樣升高，可見改變那裡氣體的是旋臂本身，而不是恆星。在年輕星團附近，比值還會更高，但只限於局部。
作者的結論是：M83 星系盤裡大部分氣體的狀態，由星系的旋轉、棒狀結構和旋臂決定，新生恆星的加熱只影響它們周圍很小的範圍。過去對銀河系和其他棒旋星系的研究也得到相似的結論，因此作者認為，這種模式在這類星系中應該很普遍。
M83 在哪裡、什麼時候看得到
M83 位在赤經 13 時 37 分、赤緯 −29° 52′。它這麼偏南，北緯約 60° 以北的地方根本看不到它，歐洲大部分地區也只能在南方低空勉強捕捉到。臺北位於北緯約 25°，緯度低得多，M83 在正南方最高可升到約 35°，觀測起來不算困難。在南半球，它更是容易觀測的目標：南緯約 60° 以南它永不落下，南緯 30° 附近則幾乎從頭頂經過。
10月的 M83 在天空中離太陽很近，無法觀測。到了年底，它會重新出現在清晨的天空；4月中旬它位在太陽的正對面，半夜時升到最高；5月到9月則出現在傍晚的天空中。
M83 的視星等約 7.5 等，是天空中最亮的螺旋星系之一。只要在 M83 升得離地平線夠高的地點，用雙筒望遠鏡就看得到它，不過看到的只是一小團暗淡模糊的光斑，看不出照片裡的螺旋結構。從北半球中緯度看，它即使用望遠鏡也不容易看見：1781 年在巴黎觀測的夏爾·梅西耶寫道，它「只有全神貫注才看得見」。NASA 說 6月是最容易觀測它的月份；這時 M83 一入夜就已處在適合觀測的位置。不過，這張影像裡的冷氣體，不論用肉眼還是任何光學望遠鏡都看不到：它發出的是毫米波，只有 ALMA 這類電波望遠鏡才能記錄下來。
來源與授權
- ALMA 天文台：A swirling galaxy（2026年10月5日） — 影像本身與影像內容的說明（冷氣體分子發出的光；這些分子正是恆星形成的原料）、1,500萬光年的距離、M83 和銀河系相似、我們幾乎從正面看到它。影像授權為 CC BY 4.0（https://www.almaobservatory.org/en/copyright-notice/）。https://www.almaobservatory.org/en/audiences/a-swirling-galaxy/
- ESO 每週影像（Picture of the Week）potw2640a（2026年10月5日） — 同一張影像的原始發布，附研究論文的連結和可見光影像對照。https://www.eso.org/public/images/potw2640a/
- Koda、Egusa、Hirota 等人，《天文物理期刊》第 986 卷，文章編號 29（2025），Dynamically Driven Evolution of Molecular Gas in the Barred Spiral Galaxy M83 Traced by CO J = 2–1/1–0 Line Ratio Variations — 解析度 46 秒差距的 CO 2–1/1–0 譜線強度比地圖；比值在旋臂之間偏低，在棒狀結構和旋臂中偏高（密度或溫度約為 2 到 3 倍），旋臂上沒有恆星形成的區段也一樣，在 H II 區附近更高；恆星回饋只作用於局部；氣體受星系結構與旋轉支配；這種情形在棒旋星系中可能很普遍。https://doi.org/10.3847/1538-4357/add1dc
- NASA 哈伯梅西耶星表：Messier 83 — 所在星座長蛇座、視星等 7.5、最亮的螺旋星系之一、雙筒望遠鏡可見、6月最容易觀測。https://science.nasa.gov/mission/hubble/science/explore-the-night-sky/hubble-messier-catalog/messier-83/
- SIMBAD（CDS）：M 83 — 位置為赤經 13 時 37 分 00.9 秒、赤緯 −29° 51′ 57″（J2000），V = 7.52。https://simbad.cds.unistra.fr/simbad/sim-id?Ident=M83
- JPL Horizons — 2026年10月到2027年7月間各日期的太陽位置，用來推算 M83 什麼時候可以觀測。https://ssd.jpl.nasa.gov/horizons/
- SEDS 梅西耶資料庫：Messier 83 — 夏爾·梅西耶在 1781年2月17日從巴黎把 M83 記入星表，寫道它「只有全神貫注才看得見」；從北半球中緯度看，它是最難觀測的梅西耶天體之一。http://www.messier.seds.org/m/m083.html
