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盛景!如果能看到仙女座星系,我们的天空将是另一番模样

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天文在线 2021-04-15 11:10


哈勃对仙女座的数据观测和新的研究发现仙女座和银河系的气态光晕已经跨越了恒星盘之间250万光年的空间,仙女座的数据可以用来给银河系数据提供背景信息,并帮助我们理解我们所看到的东西。

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星系已经够大了,数十亿到数万亿的恒星围绕着一个超大质量黑洞旋转着。不过这并不是星系的全部“控制范围”:距离主恒星群很远的地方,有一个大的球状光晕围绕着星系,有点儿像星系的大气层。

哈勃望远镜对我们邻近星系——仙女座星系的观测展示了这些光晕有多大。据一项新研究显示,仙女座星系与银河系的气态星系晕已经跨越了两星系盘间250万光年的距离“相遇”了。

如果夜晚看得到仙女座星系的星系晕,我们会发现它竟有满月视直径的100多倍大小。

上图为仙女座星系星系晕的星空摄影。图源:NASA,ESA, DePasquale and E. Wheatley【空间望远镜研究所】andZ. Levay.

仅凭我们的双眼当然不可能看到它,这时就得靠哈勃望远镜了。而对仙女座星系星系晕的最新研究会帮助我们认识这个星系的过去,也借此理解星系演化的过程。

“认识星系周围的超大气态光晕是极其重要的。”,耶鲁大学天体物理学家萨曼莎·贝瑞克这样认为。

“这个气体仓库不仅储蓄有星系中未来恒星形成所需的’养料’,还含有超新星爆发等事件外流出的‘养料’。那里充满着星系过去与未来演化的线索,我们终于可以在银河系近邻中对它进行非常详细的研究了。”

仙女座星系与银河系相似,都是旋涡星系,两者有着相近的大小和质量,恒星形成率都相对较低(相比之下银河系稍微高些)。

上图左为仙女座星系,右为银河系艺术设想图。图源:Wikipedia.

我们无法轻易地认识银晕,因为我们身处其中。所以,对仙女座星系星系晕的研究或许能为研究银晕提供一些视角。

上图为当前研究下银河系基本结构示意图。

围绕在星系周围的弥散球状气体和等离子体很难被探测到,圣母大学的尼古拉斯·莱纳研究团队因此将目光转向遥远的类星体身上。

类星体是一类极其活跃的活动星系核,超大质量黑洞在其中心吸积大量的物质,并以喷流的形式向外辐射能量,是宇宙中最明亮的一类天体。

上图为仙女座星系星系晕及背景类星体。图源:NASA,EASA, and E. Wheatley/空间望远镜研究所

夜晚,仙女座星系背景下的类星体发出紫外光并穿过星系晕,部分被其中的气体吸收。科学家们利用哈勃望远镜宇宙起源光谱仪对紫外光进行光谱观测,凭借光谱吸收特征能够得知星系晕中含有哪些元素。

一些年前,雷曼团队用这种方法以六个类星体为样本观测,发现仙女座星系的星系晕竟比我们之前所想的大出好多。

如今,他们对43颗类星体进行了光谱观测,并在仙女座星系的周围空间中探测到氧、硅、碳的离子化气体。通过研究这些气体的分布状况,他们不但能描绘星系晕的范围,更能分辨出其结构特征。

上图为哈勃望远镜测定仙女座星系星系晕大小的方法示意图。通过判断某特定波长下的光是否有吸收来界定星系晕范围。图源:NASA,ESA, and A. Feild (空间望远镜研究所)

研究人员发现该星系晕距星系中心有130万到185万光年。在该星系晕中,他们探测到超新星爆发期间形成并抛洒到太空的超重元素,并发现了两个不同的气体壳层,一个嵌套在另一个之中。

莱纳说:“我们发现延伸了大约50万光年的内壳层更加复杂,更加具有变化性,而外壳层更平滑且温度更高。这种差异可能是星系盘中的超新星活动作用对内层星系晕的影响更为直接导致的。

类星体也曾被用来探测银晕,但考虑到结果很难解释,研究价值有限。不过现在,仙女座星系的数据能为银河系数据提供参照,帮助我们理解所见之物。

这项研究也能帮助我们更好地理解星系并合事件,特别是目前依然非常神秘的早期阶段。银河系和仙女座星系将在几十亿年以后并合,不过有趣的是,若通过它们的星系晕判断,或许这场并合已经开始了。

37.5亿年后仙女座星系与银河的夜空设想图。图源:Wikipedia.

莱纳说:“这确是一个独特的尝试,因为只有借助仙女座星系,我们才能获得超过40个视线方向的星系晕信息,而在银河系外捕捉星系晕的复杂性质的这一尝试是极具开创性的。”

该研究成果已在天体物理学杂志发表。

作者:MICHELLESTARR

FY: 兰陵花

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