最新發現:銀河系氫原子核中48%是由未知能量使電子脫離的

2020-12-04 靚仔講知識

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假如能算出有多少能滲入銀河系中心,也許就能為銀河系能量的根本來源提供新的線索。安柏瑞德航空大學物理學和天文學助理教授 哈夫納表示:銀河系中心的氫原子核被電離後剝離出了電子,能量很高,如果沒有持續的能量,自由電子通常會找到彼此之間的聯繫,在相對短的時間內重新結合,回到中性狀態。如果能以一種新的方式觀察到電離氣體,將會幫助天文學家們發現可能保留這些能量的各種來源。

要測定星系中心的能量或輻射量,科學家們必須通過塵埃覆蓋層來觀察。這個星系大約有超過2千萬顆恆星,同時也隱藏在星際塵埃和氣體的暗斑中。用 WHAM望遠鏡收集20年的數據後,發現了一種奇異形狀的塵埃雲,這一發現發表在《科學進展》雜誌上,發現了奇怪的電離氫氣,通過一個靈敏的 WHAM望遠鏡捕捉到了這一氣體,氣體呈紅色,朝地球方向運動。

科學家們把這個特徵稱為「傾斜的圓盤」,因為相對於星系的其他部分,它似乎是傾斜的。這種特徵的位置不能用已知的物理現象(例如星系的旋轉)來解釋。如今,通過利用光學技術,研究人員有了一個難得的機會來研究這一傾斜的圓盤,這一圓盤擺脫了塵土覆蓋。一般情況下,必須利用紅外線或射頻光對傾斜的圓盤進行研究,這樣研究者就可以通過塵埃來觀察,但是這會限制他們對電離氣體的了解。

如果能在光學光線下進行這些測量,就能更容易地比較星系和其它星系的核心。在宇宙中,許多研究已經測量了數千個螺旋星系中心電離氣體的數量和質量,這也是第一次我們可以將銀河系的測量結果與如此眾多的星系相比較。研究者們利用現有的模型,試圖預測在這些發射區應該存在多少離子氣體。從 WHAM望遠鏡得到的原始數據使研究人員可以改進預測,直到精確的3D結構照片出現。

氫、氮和氧在結構上的對比能產生其它波長的可見光,這將給研究者提供它們的組成和性質的進一步線索。該研究發現,銀河系中央傾斜的圓盤中,至少48%的氫氣是由未知能量電離的,當科學家們只知道位於該區域的中性(非電離)氣體,當它們離開銀河系中心時,氣體的電離結構就會改變。靠近星系核心的氣體被新形成的恆星電離,但是隨著離中心的越來越遠,情況變得越來越極端。

這些氣體將變成類似於一類被稱為 LINERS的星系,即低電離(核)輻射區域。該研究發現,該結構似乎正在向地球移動,因為它位於星系旋臂內的一個橢圓形軌道上。在 WHAM望遠鏡發現之前,線型星系,例如銀河系,大約佔所有星系的三分之一,其中央輻射量比僅有新恆星的星系要多,但其輻射量卻比那些大質量黑洞要少。

仙女座星系是離銀河系最近的螺旋星系,但離我們還有數百萬光年遠。因為地球離星系中心只有數萬光年遠,天文學家現在可以對這類線性區域進行更詳細的研究。對這些延伸的離子化氣體的研究將有助於我們對星系中心現在和過去的環境的更多了解。下一步,研究人員需要確定銀河系中心的能量來源,能夠根據輻射水平來劃分星系是實現這個目標的一個重要步驟。

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