中科院國家天文臺(tái)宣布,利用具有超高靈敏度、被譽(yù)為中國“天眼”的FAST望遠(yuǎn)鏡,在對(duì)近鄰星系梅西耶天體M106星系天區(qū)的深度成像觀測中,首次得到了5×1016 cm-2柱密度的高靈敏度圖像,發(fā)現(xiàn)了一條超長距離的氣體吸積流。
星系演化中一個(gè)長期困擾著人們的問題是星系如何源源不斷地獲得氣體,來補(bǔ)充其持續(xù)的恒星形成對(duì)氣體的消耗,維持星系演化進(jìn)程。
宇宙學(xué)理論模型認(rèn)為,宇宙中的熱氣體自然冷卻會(huì)給星系帶來新的冷氣體,并預(yù)言這種吸積分兩種,由周邊熱氣體暈直接冷卻產(chǎn)生的熱吸積,和沿著宇宙纖維大尺度結(jié)構(gòu)流向星系的冷吸積。
這些冷氣體可以通過中性氫21厘米譜線觀測到,但是纖維結(jié)構(gòu)中的中性氫氣含量很低,只有大約0.1%,僅有1016 cm的柱密度,而靠近星系的區(qū)域氣體柱密度逐漸增大,在到達(dá)幾倍1018 cm以后才急劇過渡到星系本身。
因此,在1018 cm或更低的柱密度靈敏度上開展中性氫觀測,是揭示宇宙學(xué)吸積過程的重要手段。
在過去十多年里,天文學(xué)家持續(xù)不斷努力,試圖在銀河系類型的星系外觀測到更低面密度的稀薄氣體吸積現(xiàn)象,但一直難以探測到吸積流的動(dòng)力學(xué)證據(jù)。
國家天文臺(tái)研究人員朱明、于海洋、王杰等與合作者利用FAST望遠(yuǎn)鏡的超高靈敏度,對(duì)近鄰星系梅西耶天體M106星系天區(qū)進(jìn)行了深度的成像觀測,首次得到了5x1016 cm柱密度的高靈敏度圖像。
同時(shí),在M106星系外發(fā)現(xiàn)了一條超長距離的氣體吸積流,長達(dá)130秒差距,也就是大約42.3萬光年,連接M106和其衛(wèi)星星系NGC4288。
這表明,M106星系能從數(shù)十萬光年外的矮星系上搶奪氣體,來維持自身的成長。
這種現(xiàn)象類似于離銀河系20多萬光年外的大小麥哲倫星云流向銀河系的麥哲倫流,但是M106的吸積流長度更長,作用范圍更廣,更難捕捉到,為研究星系氣體吸積提供了一個(gè)非常典型的案例。
值得一提的是,這個(gè)吸積流的源頭NGC4288星系周圍并沒有明顯的相互作用的痕跡,因而形成吸積流的原因還有待更多的觀測數(shù)據(jù)和理論模型來解釋。
FAST作為世界上口徑最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡,能夠給出分辨率和靈敏度綜合性能最好的中性氫圖像,非常適合探測近鄰星系周圍的稀薄氣體結(jié)構(gòu)。
M106吸積流這樣的結(jié)構(gòu),就是目前世界上其他望遠(yuǎn)鏡難以看到的。
FAST能揭示出氣體吸積過程的前所未有的細(xì)節(jié),是研究星系如何從宇宙纖維結(jié)構(gòu)獲取氣體的強(qiáng)有力的工具。
M106吸積流的21厘米譜線積分強(qiáng)度等值線圖(藍(lán)色),背景為FAST的積分流量強(qiáng)度分布圖,綠色等值線顯示了WSRT干涉陣列觀測到的M106中性氫氣體盤的結(jié)構(gòu)
M106吸積流的21厘米譜線的分通道強(qiáng)度圖
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