天文學家在「漩渦星系」中發現巨大電離氫雲

自19世紀以來，天文學家們一直在密切注視著M51或漩渦星系，它的標誌性螺旋結構告訴人們關於星系和宇宙的本質的早期爭論。但是，沒有人能夠用肉眼或日益強大的現代望遠鏡觀測到這一現象——西方國家儲備大學的天文學家首次在亞利桑那州西南部的山上使用一架翻新過的75年望遠鏡觀測到這種情況。凱斯西儲大學的天文學教授Chris Mihos說：我看著這張照片，這到底是什麼？它被證明是由附近星系噴出的巨大的電離氫氣體，然後由星系中心黑洞的輻射「煮熟」。

銀河系是宇宙中研究最多的星系之一，但是西儲大學的研究人員發現了一個前所未見的與銀河系有關的氫氣雲。圖片：Case Western Reserve University

Mihos和三位合作者——由當時的研究生艾倫·沃特金斯(Aaron Watkins)領導，包括凱斯西儲天文台(Case Western Reserve Observatory)的負責人保羅·哈丁(Paul Harding)和威斯康辛大學(University of Wisconsin)的天文學家馬修·伯瑞德(Matthew bershady)在《天體物理學快報》(the Astrophysical journal Letters)上發表了這一發現。發現了巨大的氣體雲，2015年第一次觀察到沃特金斯和4月份Mihos在Twitter上宣布，可能為世界各地的天文學家提供了一個意想不到的「前排座位」來查看一個黑洞的行為和相關的星系，因為它消耗和氫氣「回收」。

我們知道在遙遠的星系中有一些這樣的雲，但在離我們這麼近的星系中卻不是這樣，這給天文學家提供了一個很好的機會來研究氣體是如何從星系中噴射出來的，以及黑洞是如何影響這些星系周圍的大區域的。一個美好的望遠鏡：但凱斯西儲的科學家們是如何發現其他人錯過的東西的呢？在某種程度上，因為他們用合適的設備尋找合適的位置，然後在同事的幫助下，用額外的數據來確認。Case Western Reserve的伯勒爾·施密特望遠鏡位於美國國家天文台，包括國家光學天文觀測站和國家太陽觀測站在內的二十多個研究望遠鏡中，位於圖森西南60英里處的黑暗天空中。

雖然比凱特峰上的大多數望遠鏡都要小，也比大多數望遠鏡都要大，但西儲望遠鏡的構造也可以提供廣闊的視野，同時也能遮擋不需要的雜散光線。這讓天文學家們可以看到其他的東西：漫反射的光片，比你能想像到的最黑的夜空暗了100倍以上。我們的望遠鏡真正能做的是測量在一個星系周圍氣體或恆星發出的非常漫射的低表面亮度光。這是一架奇妙的望遠鏡，它使我們能夠在研究星系的模糊邊緣方面取得世界級的進步。Mihos說，沃特金斯現在在芬蘭完成他的博士後研究工作，他最初是在用漩渦成像來描繪星系之間的碰撞而產生的微弱的星光。考慮到這些流線中可能也有氣體，這個團隊用一個特殊的過濾器安裝瞭望遠鏡，以觀察熱的電離氫氣體，它釋放出特定波長的光。

發現恆星是相對簡單的，但是氣體不會在所有波長上發光，這是為什麼以前沒有人見過這一現象的原因之一：早期的研究使用這種氫過濾器去尋找電離氣體，但卻無法探測到這種微弱的氣體，並在漩渦周圍如此廣闊的區域看到了亞倫的發現。但還有一件事需要再次確認：我們擔心的其實是『臟擋風玻璃的類比』——如果我們真的看到了我們星系前面的一團瀰漫的氣體，而它實際上並不是M51的一部分？如果我們知道它移動得有多快，我們就能算出它的速度——它會像銀河系裡的雲一樣緩慢移動，還是像M51那樣快得多？

CWRU的天文學家與威斯康星大學的天文學家Matthew Bershady合作使用附近的WIYN天文台來確認雲與M51的關聯。WIYN 3.5米望遠鏡配備了一種能夠測量雲的詳細光譜來測量其速度的儀器。我們需要知道雲是否以『銀河系速度』或『M-51速度』移動，一旦亞倫和馬特使用了雲的光譜，他們就能分辨出它離我們有多快，立刻就知道這是M51的一部分，而不是我們自家後院的東西。這一發現在更清楚地了解星系是如何噴射和「回收」氣體和恆星的過程中發揮了作用，這將在未來幾年裡被確定，因為更多的研究人員會深入挖掘一直存在的信息——即使直到現在還沒有發現。我們需要更多的數據來充分說明這個故事，這是我們研究過的最優秀的星系之一。所以，我們有機會更好地了解漩渦中發生的事情，它會告訴我們，我們如何理解其他一切，以及它是如何隨著時間演變的。

博科園-科學科普｜參考期刊：天體物理學期刊｜來自：凱斯西儲大學

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