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科学的“红旗”揭示了关于我们星系的新线索

安伯里-里德尔航空大学的L. Matthew Haffner说,计算出有多少能量渗透到银河系中心——这一发现发表在7月3日的《科学进展》杂志上——可能为我们银河系能量的根本来源提供新的线索。

哈夫纳说,银河系的核心与电离的氢,或剥离电子,因此它是高度带电的。哈夫纳是埃姆伯里-里德尔的物理和天文学助理教授,也是《科学进展》论文的合著者。他解释说:“如果没有持续的能量来源,自由电子通常会在相对较短的时间内找到彼此并重新组合回到中性状态。”“能够以新的方式观察电离气体,这将有助于我们发现能够使所有这些气体保持能量的来源。”

威斯康星大学麦迪逊分校的研究生Dhanesh Krishnarao(“DK”)是《科学进展》论文的第一作者,他与Haffner和威斯康星大学白水分校教授Bob benjamin合作,后者是银河系恒星和气体结构的主要专家。在2018年加入恩布里-里德尔之前,哈夫纳在华盛顿大学做了20年的研究科学家,并继续担任威斯康辛州H-Alpha Mapper望远镜的首席研究员。威海姆望远镜位于智利,用于该团队的最新研究。

为了确定银河系中心的能量或辐射量,研究人员必须透过一层破碎的尘埃盖进行观测。由超过2000亿颗恒星组成的银河系还拥有由星际尘埃和气体组成的暗斑。本杰明在查看20年来威猛天文台的数据时,发现了一条科学红旗——从银河系黑暗、多尘的中心伸出的奇特形状。这个奇怪的东西是电离的氢气,通过敏感的威猛望远镜捕捉到它时呈现红色,它正在向地球的方向移动。

这个特征被科学家们称为“倾斜盘”,因为与银河系的其他部分相比,它看起来是倾斜的。它的位置无法用已知的物理现象(比如银河自转)来解释。这个小组有一个难得的机会利用光学来研究这个突出的倾斜的圆盘,它从通常的零星的尘埃覆盖中解放出来。通常,这个倾斜的圆盘必须用红外线或射电光技术来研究,这使研究人员能够通过尘埃进行观察,但限制了他们更多地了解电离气体的能力。

Haffner说:“利用可见光进行测量使我们能够更容易地将银河系的核心与其他星系进行比较。”“过去的许多研究都测量了来自宇宙中数千个螺旋星系中心的电离气体的数量和质量。这是第一次,我们能够直接比较我们星系的测量数据和这么大的人口数量。”

Krishnarao利用一个现有的模型来尝试和预测在吸引Benjamin眼睛的发射区域中应该有多少电离气体。来自威猛望远镜的原始数据使他得以完善自己的预测,直到团队获得了该结构的精确三维图像。通过比较该结构中其他颜色的氢、氮和氧可见光,研究人员进一步了解了它的组成和性质。

研究小组报告说,在银河系中心倾斜的圆盘中,至少48%的氢气被未知的来源电离。“银河系现在可以被用来更好地理解它的本质,”Krishnarao说。

研究人员报告说,当它远离银河系中心时,气态的电离结构发生了变化。此前,科学家只知道该区域的中性(非电离)气体。

“在银河系的原子核附近,”Krishnarao解释道,“气体会被新形成的恒星电离,但是当你离中心越远,事情就会变得越极端,气体会变得类似于一类被称为星系线或低电离(核)发射区的星系。”

研究人员发现,该结构似乎正在向地球移动,因为它位于银河系旋臂内部的椭圆轨道上。

像银河系这样的直线型星系大约占所有星系的三分之一。与那些只形成新恒星的星系相比,它们的中心辐射更多,但与那些正在积极消耗大量物质的超大质量黑洞相比,它们的中心辐射更少。

“在威猛的发现之前,仙女座星系是离我们最近的螺旋星系,”哈夫纳说。“但它仍然在数百万光年之外。由于银河系的核心只有几万光年远,我们现在可以更详细地研究一条线区域。研究这种扩展的电离气体应该有助于我们了解银河系中心现在和过去的环境。”

接下来,研究人员需要弄清楚银河系中心的能量来源。能够根据辐射水平对星系进行分类是实现这一目标的重要第一步。

现在哈夫纳已经加入了embri - riddle正在发展的天文和天体物理学项目,他和他的同事物理学副教授埃德温·米尔凯维奇(Edwin Mierkiewicz)有了一个大计划。“在接下来的几年里,我们希望建造威猛的继任者,这将使我们对我们研究的天然气有更清晰的认识,”哈夫纳说。“现在我们的地图像素是满月的两倍大。WHAM一直是对这种气体进行首次全天探测的伟大工具,但我们现在渴望得到更多细节。”

在另一项研究中,哈夫纳和他的同事在本月早些时候报告了第一次对“费米气泡”的可见光测量——从银河系中心凸出的神秘的光羽。这项工作在美国天文学会上发表。

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