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調好收音機,聆聽恆星形成時的歌聲

來源 加那利天文研究所


翻譯 許雅瀾


審校 金庄維

調好收音機,聆聽恆星形成時的歌聲



上圖彙集展現了由斯皮策(SINGS)和赫歇爾(KINGFISH)望遠鏡觀測到的星系的複合紅外圖像。


加那利天文研究所(Instituto de Astrofísica de Canarias,IAC)領導的團隊發現測量星系中恆星形成速率最精確的方式:利用 1-10 千兆赫範圍內的星系射電輻射。

宇宙中幾乎所有的光都來自恆星。這些恆星在星際介質稠密的氣體雲中形成,形成速率(恆星形成率,SFR)取決於星系中保留的氣體和隨著恆星演化而千差萬別的星際介質的物理條件。測量 SFR 因此成為理解星系形成和演化的關鍵。


迄今為止,研究人員已進行大量不同波段的觀測來計算 SFR,每種觀測都有其優缺點。最常用的 SFR 示蹤物是可見光和紫外輻射,但它們會被星際塵埃部分吸收。這也啟發了大家使用混合示蹤物。混合示蹤物結合兩種及以上不同的輻射,包括紅外輻射,有助於修正塵埃吸收帶來的影響。然而由於其他與大質量恆星形成無關的來源或機制也會介入並引起混淆,示蹤物的使用往往帶有不確定性。


現在,IAC 天體物理學家 Fatemeh Tabatabaei 領導的國際研究團隊仔細分析了一個星系樣本的光譜能量分布,首次測得星系在 1-10 千兆赫的能量輻射,計算出 SFR。研究人員解釋道:「我們利用這些射電輻射是因為以往的研究發現射電和紅外輻射間有緊密的相關性,並且覆蓋範圍超過四個量級。」為解釋這種相關性,研究人員需要進行更多細節性的研究來探明能量來源和星系中觀測到的射電輻射的產生過程。


「我們團隊決定研究 KINGFISH(鄰近星系的重要發現:赫歇爾望遠鏡的遠紅外觀測,Key Insights on Nearby Galaxies: a Far-Infrared Survey with Herschel)樣本中的星系,這些星系在許多頻段上都有輻射。」德國海德堡馬克斯普朗克天文研究所(MPIA)的 Eva Schinnerer 回憶到。最終的樣本包括 52 個不同性質的星系。德國波恩馬克斯-普朗克射電天文學研究所(MPIfR)的 Marita Krause 負責使用埃菲爾斯伯格 100 米口徑望遠鏡觀測這些星系的射電輻射。這台高靈敏單口射電望遠鏡非常適合接收像星系這樣弱延展天體的可靠射電流。他們將這個項目稱作 KINGFISHER 項目,意思是 KINGFISH 星系的射電輻射(KINGFISH galaxies Emitting in Radio) 。


這個項目的結果於 2017 年 2 月 21 日發表在 The Astrophysical Journal 上。它表明 1-10 千兆赫射電輻射是一種理想的恆星形成示蹤物。原因在於:第一,星際塵埃不吸收此頻段的輻射;第二,這類輻射出現在在大質量恆星形成的數個階段,從初期恆星體到 HII 區(電離氣體區)和超新星遺迹;最後,這類輻射不需要和其他示蹤物結合(來進行修正)。相比傳統示蹤物,通過對該頻率範圍內射電輻射的測量,研究人員能夠更嚴格地估算出大質量恆星的形成速率。

這項研究同時也能說明因恆星形成活動而產生的反饋過程的本質,這是星系演化的關鍵。「通過分辨連續射電輻射的來源,我們能推斷出宇宙射線電子(星際介質的一種成分)在有著更高的恆星形成率的星系中更加年輕、活躍,這將造成強風和氣體外流,在恆星形成的調控中有重要影響。」Fatemeh Tabatabaei 解釋道。


文章來源: https://phys.org/news/2017-02-tune-radio-galaxies-stars.html#jCp


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論文基本信息


【題目】The Radio Spectral Energy Distribution and Star-formation Rate Calibration in Galaxies


【作者】 F. S. Tabatabaei et al.


【刊期】The Astrophysical Journal, Volume 836, Number 2

【日期】Published 2017 February 21


【DOI】10.3847/1538-4357/836/2/185


【摘要】

調好收音機,聆聽恆星形成時的歌聲


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