近日，國際合作專案“The HARP and SCUBA-2 High Resolution Terahertz Andromeda Galaxy Survey（簡稱HASHTAG）取得最新進展，獲得了第一張亞毫米波段仙女座星系的完整、詳細的影像。該成果有助於對星系中的恒星形成以及星際介質的性質進行前所未有的精細研究。廈門大學、南京大學等組織參與了HASHTAG項目，研究團隊包括來自中國大陸及臺灣地區、英國、韓國、日本、加拿大等近50比特天文學家。其中英國卡迪夫大學的Matthew Smith博士是項目主持人，廈門大學天文學系高煜教授和南京大學天文與空間科學學院李志遠教授是項目的共同負責人。廈門大學王俊峰教授、南京大學博士生李宗男等參與了論文合作。
仙女座星系（M31）是我們銀河系最近的鄰居，在晴朗的夜晚，條件合適的時候，用肉眼就能看見。它不僅是一個可供我們觀賞的美麗天體，還為希望瞭解我們母星系的科學家們提供了一個很好的機會。
身處銀河系的一條旋臂內，我們很難研究銀河系自身，這就使得仙女座星系變得非常重要，因為它距離非常近，所以我們可以從外面非常詳細地研究它。天文學家在很長一段時間內都認為仙女座星系是銀河系的雙胞胎，它們在很多方面都非常相像，但是又有足够多的不同點，這使得對它們的研究可以提供星系演化不同階段的重要啟示。
自從1600年代首次使用光學望遠鏡進行觀測以來，仙女座星系一直是每個波段的每個主要天文臺的目標。然而，天文學家一直難以在亞毫米波段獲得仙女座的詳細圖片。亞毫米波段位於遠紅外線和微波波段之間。它是天文學家觀測天體的一種相對較新的工具，因為地球大氣中的水蒸氣吸收了大部分輻射，嚴重影響了影像的結構。
1980年代後期，世界上第一個、同時也是最大的亞毫米波天文臺建成於夏威夷的莫納克亞山上，即詹姆斯克拉克麥克斯韋望遠鏡（JCMT）。在海拔4千多米的乾燥的山頂上，掩蓋亞毫米波輻射的大氣水氣的影響被降到了最低。同時，來自不受大氣干擾影響的軌道空間天文臺的數據也被用於創建仙女座亞毫米波段的詳細圖片。
根據卡迪夫大學的Matthew Smith博士的說法，“在亞毫米波段從地面繪製仙女座星系的地圖是一項巨大的挑戰。它很微弱，覆蓋了很大的區域，需要我們收集超過8 TB的數據。我們必須開發新方法來解决這些問題，以創建這張亞毫米圖”。
從圖中我們可以看到，仙女座的光學影像和亞毫米影像之間的差异是驚人的。在光學影像中，可以清楚地看到紅色年老恒星聚集的核球以及佈滿了較為年輕的藍星的星系盤。亞毫米波圖探測到的輻射來自於仙女座星系內的星際塵埃。星系覈心中顯示的塵埃很少，但在外盤中可以看到壯觀的塵埃環。
這一研究結果使我們能够比較仙女座和銀河系中恒星形成的速度。使用光學望遠鏡無法進行這種比較，因為這些新形成的恒星發出的可見光會被塵埃完全吸收。然而，塵埃顆粒吸收的能量在亞毫米波段重新輻射，天文學家可以用這些資訊來估計在塵埃雲內形成的恒星數量。南京大學團隊成員李志遠認為：“這是迄今為止最好的仙女座亞毫米級影像，揭示了其恒星形成盤的前所未有的細節”。
恒星形成率並不是HASHTAG合作研究的唯一目標，同樣重要的是研究塵埃本身。這些塵埃顆粒含有許多與構成地殼的元素相同的元素，如矽、碳、鎂和氧。然而，之前對仙女座的小尺度亞毫米觀測表明，塵埃顆粒的特性似乎隨著它們離仙女座星系中心的距離而發生變化。
造成這種情況的原因仍然是個謎，但是基於新的亞毫米影像所提供的精細細節，該團隊計畫量測仙女座內40000個不同位置的塵埃特性，製作第一個星系中的星際塵埃圖集，這在所有星系中都是史無前例的。有了這個新的地圖集，團隊將進一步探索星際塵埃特性的變化，並希望最終瞭解其原因。
該項研究成果近日發表於國際知名天文期刊The Astrophysical Journal Supplement（https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4365/ac23d0）。該研究工作得到了科技部重點研發計畫和國家自然科學基金的支持。