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在廣袤的星際空間中，充滿了稀薄的星際介質(zhì)。中國科學(xué)院國家天文臺研究員韓金林帶領(lǐng)的科研團隊，利用“中國天眼”500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），揭示了銀河系星際介質(zhì)前所未見的高清細節(jié)。日前，系列論文作為特別專題發(fā)表在《中國科學(xué)：物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》上。

銀河系的結(jié)構(gòu)和組成仍存在很多謎團。銀河內(nèi)千億恒星之間的廣袤星際空間并非虛無，而是充滿了稀薄的星際介質(zhì)。其中，彌漫分布的氫原子氣體輻射出頻率為1420兆赫茲的譜線；稠密氫原子匯聚冷卻，形成氫分子云團，在高密度云團核心中孕育出新一代恒星；新生的明亮恒星能電離周圍氣體。恒星由生到死、不斷演化，其中一些最終爆炸成為超新星，產(chǎn)生超新星遺跡和脈沖星。爆炸激波能壓縮星際空間的氣體，將電子加速到接近光速。這些高速電子在星際磁場中運動，輻射微弱的無線電波。銀河系星際介質(zhì)隱藏了恒星生生死死的奧秘，一直是天文學(xué)家不斷探索的目標(biāo)。

FAST是目前世界上靈敏度最高的單口徑射電望遠鏡，因配備了高靈敏度的L波段19波束制冷接收機，使它成為發(fā)現(xiàn)脈沖星、研究銀河系星際介質(zhì)的利器。韓金林團隊于2019年啟動了銀道面脈沖星快照巡天，不到三年的時間里，已發(fā)現(xiàn)500多顆脈沖星，亮度比之前發(fā)現(xiàn)的脈沖星暗弱一個量級。在搜尋脈沖星的同時，研究團隊同步記錄了星際氣體輻射的譜線數(shù)據(jù)，其兼具高靈敏度、高頻譜分辨率、高空間分辨率的特征，是研究銀河系結(jié)構(gòu)和星際生態(tài)循環(huán)極其寶貴的資源。

在第一次數(shù)據(jù)釋放中，F(xiàn)AST探測了銀經(jīng)33度至55度，銀緯正負2度之間，共88平方度天區(qū)的中性氫原子氣體的天空分布圖。目前，精細校準(zhǔn)還在進行中，但初步結(jié)果已是國際上迄今為止靈敏度最高的氫原子氣體探測。其展示了氫原子氣體分布前所未有的細節(jié)特征，甚至探測到了距離銀河系中心6萬光年之外、其他望遠鏡都看不清的小小云團，為銀河系的氣體動力學(xué)研究和旋臂結(jié)構(gòu)等前沿課題提供高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)集。

星際空間電離氣體是銀河系中最后一個尚未深究的主要組分。該團隊還處理了銀道面脈沖星快照巡天同步記錄譜線數(shù)據(jù)中的氫原子復(fù)合線，得到了與氫原子同一天區(qū)銀河系星際空間的電離氣體的分布，揭示了由明亮恒星電離的高亮度區(qū)域和未知來源的彌漫氣體，結(jié)構(gòu)相當(dāng)豐富，為銀河系內(nèi)氣體的生態(tài)循環(huán)和恒星形成研究提供了不可或缺的難得數(shù)據(jù)集。

銀河系星際介質(zhì)中，磁場彌漫于整個星系，極難測量和研究。該團隊依靠FAST的靈敏度優(yōu)勢，新測量了134顆銀暈暗弱脈沖星的偏振和法拉第效應(yīng)，研究出銀暈磁場強度約為2微高斯。利用新測量的銀盤脈沖星的法拉第效應(yīng)數(shù)據(jù)，研究還得到了銀河更遙遠區(qū)域內(nèi)磁場方向反轉(zhuǎn)的證據(jù)。

團隊還利用FAST做了針對星際無線電連續(xù)譜輻射特征的探測試驗。他們利用FAST對5度×7度天區(qū)進行了掃描成像，確認了兩個大的暗弱無線電輻射結(jié)構(gòu)（G203.1+6.6 和 G206.7+5.9）是超新星爆炸產(chǎn)生的殼層遺跡，其中一個距離太陽僅有約1400光年。目前，韓金林團隊仍在努力巡測FAST可見的銀河區(qū)域，目標(biāo)是最終完成銀河2900平方度區(qū)域巡測。

專題主編、中科院院士景益鵬表示，高靈敏度FAST觀測揭示了銀河系前所未有的細節(jié)，“所發(fā)表的中性氫和電離氫數(shù)據(jù)庫可以用于探索銀河系星際氣體的許多特征，為世界范圍內(nèi)的天文學(xué)家提供了寶貴的數(shù)據(jù)資源?！?/p>

來源 北京日報客戶端 |記者 劉蘇雅

編輯 匡峰

標(biāo)簽： 星際介質(zhì) 星際空間 電離氣體