籠罩銀河系的超熱氣體_風聞

文章來源：sky & telescopeMonica Young

原作：Monica Young

編譯：艾宇熙

校譯：牧夫天文校對組

編排：王璞

後台：庫特莉亞芙卡 李子琦

原文鏈接：https://skyandtelescope.org/astronomy-news/milky-way-ultra-hot-halo/

從銀河系之外看來，銀河系是十分壯麗的：塵埃、氣體和恆星組成了巨大的棒旋星系盤。但銀河系的另一個組分卻長期以來為人所忽略，那就是環繞在銀河系之外的熱氣體暈。它們自銀河系形成的時候就存在了，卻難以觀測。

原始暈 

星系並不是宇宙最早形成的結構——巨大的暗物質團才是。這些不可見的暗物質團至今也瀰漫在星系和星系團之間。早期的宇宙中存在着原初物質密度漲落，而暗物質就向密度高的區域聚集，氣體也隨之向這些區域聚集。

我們的銀河系（中央小圓盤）和環繞銀河系的巨大氣體暈

圖源 NASA / CXC / M.Weiss / Ohio State / A. Gupta et al.

當氣體不斷聚集以後，其温度可以達到一萬到一百萬開爾文。有些高温氣體經過“冷卻”形成了星系，而還有很多高温氣體就此存在於星系周邊，形成巨大的高温氣體暈。由於這樣的氣體暈温度很高，它們高度離子化，也就是説其中很多原子失去了不止一個電子。同時這些氣體還很稀疏。這些特徵導致星系的高温氣體暈難以被探測。儘管如此，研究星系的高温氣體暈還是具有深刻的意義——它勾勒出了星系暗物質暈的輪廓，而暗物質暈是完全無法觀測的。

天文學家們可以通過遙遠的類星體間接探測氣體暈，其原理是任何擋在類星體和觀測者之間的氣體都會吸收來自類星體的光。

更“熱”的星系暈

最近，一項利用類星體研究星系暈的研究表明，星系暈中的氣體温度比我們想象的更高，接近一千萬開爾文。美國俄亥俄州立大學的Smita Mathur與哥倫比亞州立社區學院的Anjali Gupta近來在美國天文學線上會議中展示了他們的這項研究成果。

研究團隊利用歐洲航天局的XMM牛頓望遠鏡收集類星體的X射線光譜，從而發現銀河系的氣體暈中存在一些離子化的氧和氖——它們吸收了一些來自類星體的光。這些氧和氖的離子化程度顯示它們的温度在一千萬開爾文左右，這個温度比普通的氣體暈要高得多，不太可能是外來落入星系的氣體。反之，超新星爆發可能將這樣的氣體拋出星系。

星系外圍的氣體暈是恆星演化的階段之一。星際氣體向星系中央聚集而形成恆星，超新星爆發又將氣體釋放出星系

 Tumlinson et al., 

Annual Reviews of Astronomy & Astrophysics 2018

這些一千萬開爾文的氣體含有的重元素比太陽更多，這也是支持它們來自超新星的證據。它們可能是恆星演化過程中氣體循環的一個環節。

只基於對於一種明亮背景（類星體）的觀測就得出結論自然是有風險的。Mathur和Gupta又收集了來自另外四個類星體的X射線波段數據，獲得了更多支持他們結論的證據：有三批數據都表明觀測視線上的氣體暈温度在九百萬開爾文左右，富含重元素。這項研究尚在進行之中，研究人員計劃在本月末投稿。

全天X射線圖景。白色叉標示了該研究中第一個觀測的類星體的位置，四個黃色的叉標示了後續研究的四個類星體的位置

圖源 All-sky X-ray survey: MPE and S. L. Snowden

目前，天文學家們只在銀河系和NGC3221周邊發現了超熱氣體。

困難的測量 

這項研究存在一些爭議。Mathur和Gupta表示，對於他們的X射線數據，還可以有其他的解釋，但他們認為超熱氣體存在的模型和數據擬合最好。而來自美國華盛頓大學的Dan

McCammon評論説，關鍵問題在於收集和氣體暈有關的數據本身：“目前我們沒有很好的儀器來觀測疏散的熱氣體，我們沒有足夠的數據來得到一個全面的圖景。”

Dan

McCammon表示，很多證據表明銀河系周圍的氣體暈由許多部分構成，每個部分都有不同的温度。此外，來自超新星爆發的氣體需要達到至少五百萬開爾文才能進入星系暈所在的空間，因此“在星系周圍發現高温氣體也許不是什麼令人驚訝的事情”。總體而言，McCammon對於這項研究還是持正面的態度，他也很期待未來的空間望遠鏡能為天文學家們提供更多更清晰的X射線波段數據。

『天文時刻』 牧夫出品

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銀河系地圖

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