银河系抢劫星际“银行存款”


   2019-10-15 丨 资讯 丨 nasachina  丨  No Comment 丨  314

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我们的银河系是个“节俭”的星系。超新星爆炸和剧烈的恒星风将星系盘(galactic disk)中的气体吹出,但这些气体又会落回来,形成新一代恒星。天文学家对整个循环过程进行了全面的核算,发现气体的“收入”竟然比“支出”多。

太空望远镜科学研究所(位于马里兰州巴尔的摩)的天文学家、研究的主要作者Andrew Fox说:“我们预计银河系的‘账单’是平衡的,气体的流入和流出是平衡的,但是哈勃10年的紫外线数据表明,流入比流出要多。”这篇文章将发表在《天体物理学杂志》上。Fox表示,就目前而言,过量流入气体的来源仍然是个谜。

银河系抢劫星际“银行存款”

这张插图设想了银河星系盘上下的气体回收过程。哈勃用其精确的宇宙起源光谱仪(COS)观测到了看不见的气体云,Fox的团队通过背景类星体(quasars)发出的光来检测这些云的运动。(类星体是活跃星系的核心,它们由“吃饱喝足”的黑洞驱动,非常明亮。)背景中类星体发出的光穿过气体云,气体吸收了某些频率的光,这在类星体的光谱中会留下记号。Fox挑出了硅(silicon)的光谱特征,用它来追踪银河系周围的气体。这些光穿过上升的气体云时发生红移,而穿过下降的气体云时出现蓝移,这种差异使哈勃能够对银河系流入、流出的气体进行准确的审计。
Credits: NASA, ESA and D. Player (STScI)

一种可能的解释是,新气体来自星际介质(intergalactic medium,IGM)。但是Fox怀疑,银河系同时通过自己强大的引力来掠夺其他小型星系的气体资源。此外,这些观测虽然遍及整个银河系,但只关注冷气体,而较热的气体也可能有参与。

关于了解气体流入、流出银河系的速度,这项新研究报告了迄今为止最佳的测量方法。在此之前,天文学家并不知道银河气体储备流入流出的相对含量。这两个过程之间的平衡很重要,这将调节新一代恒星与行星的形成。

这项研究的数据来自哈勃的宇宙起源光谱仪(COS),由宇航员于2009年的维修任务中安装在望远镜上。研究人员梳理了数据档案,分析了过去200次对围绕银河系的弥散光晕(diffuse halo)的紫外观测。由于银河系光晕只能通过紫外检测,这十年间详细的紫外线数据提供了银河系气体的流动信息,使得这次清查成为可能。

“哈勃COS观测的最初目的是研究我们银河系之外的宇宙,但是我们回到了观测前景中的银河系气体。多亏了哈勃档案馆,我们可以使用相同的观测来研究‘附近’和‘偏远’的宇宙,”论文共同作者、北卡罗来纳州立大学的Rongmon Bordoloi指出。

目前为止,银河系是唯一一个我们有足够数据来分析气体流入、流出的完整统计信息的星系。

研究的另一作者、德国波茨坦大学的Philipp Richter说:“详细研究我们自己的星系为理解整个宇宙的星系提供了基础,而且我们已经意识到,我们的银河系比我们想象的要复杂。”

未来的研究将探索流入气体过剩的来源,以及其他大型星系是否有类似表现。Fox指出,现在COS的观测数据足够对系仙女座星系(Andromeda,M31)进行审计。M31是我们银河系的姐妹星系,重达数万亿太阳质量,距离地球约250万光年。观测显示来自M31的光呈蓝移,表示它在向我们靠近,可能以后会与银河系碰撞并形成一个巨大的椭圆星系。

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