哈勃望遠鏡在仙女座星系周圍繪製了一個巨大的光暈

在北半球秋天的天空中，仙女座螺旋星系是距離我們銀河系最近的主要星系，可以看作是一個小的，模糊的紡錘狀物體。因為太微弱，所以看不到的是巨大的熱氣，稀有氣體，它們會從仙女座星系延伸到三個北鬥七星的寬度。現在，在對黑暈的最全面研究中，哈勃天文學家繪製了這種微弱的等離子體，發現它具有分層的結構，帶有兩個不同的嵌套氣體殼。他們還發現，它從仙女座星系延伸了130萬光年，大約是我們銀河系的一半，並且在某些方向上延伸了200萬光年。這個氣藏充斥著仙女座星系的過去和未來的線索，並可能提供對我們自己銀河系演化的洞察力。

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在一項具有裡程碑意義的研究中，科學家使用美國國家航空航天局（NASA）的哈勃太空望遠鏡繪製了環繞我們最近的大型銀河系仙女座星系的巨大氣體包層，稱為光暈。科學家驚訝地發現，瀰漫性等離子體的這種微弱，幾乎不可見的光暈從銀河系延伸了130萬光年，大約是我們銀河系的一半，並且在某些方向上延伸了200萬光年。這意味著仙女座的光環已經撞上了我們自己銀河系的光環。

他們還發現，光環具有分層結構，具有兩個主要的嵌套且截然不同的氣體殼。這是對銀河系周圍光暈的最全面研究。

「了解星系周圍巨大的氣體光環非常重要，」康乃狄克州紐哈芬市耶魯大學的共同研究人員薩曼莎·貝雷克（Samantha Berek）解釋說。「這個氣體儲層包含了未來在銀河系中形成恆星的燃料，以及超新星等事件的流出。它充滿了有關銀河系過去和未來演變的線索，我們終於可以在我們最近的銀河系鄰居中對其進行詳細研究。」

印第安納州聖母大學的研究負責人尼古拉斯·萊納（Nicolas Lehner）解釋說：「我們發現，延伸到大約五十萬光年的內殼要複雜得多且充滿活力。」 「外殼更光滑，更熱。這種差異可能是由於超新星活動對星系盤的影響更直接影響了內部光暈。」

該活動的標誌是該小組在仙女座氣態暈圈中發現了大量重元素。較重的元素在恆星內部被煮熟，然後被彈出到太空中，有時會隨著恆星的死亡而劇烈地運動。然後，暈球被恆星爆炸中的這種物質汙染。

仙女座星系，又稱M31，是一個雄偉的螺旋狀，可能有多達1萬億顆恆星，其大小可與我們的銀河系相媲美。在距我們250萬光年的距離上，銀河系離我們太近了，以至於它在秋天的天空中顯得像雪茄狀的高光汙跡。如果用肉眼可以看到它的氣態光暈，那將是北鬥七星寬度的三倍左右。這很容易成為夜間天空的最大功能。

通過一個名為AMIGA項目（仙女座中的離子化氣體吸收圖）的程序，研究檢查了43個類星體的光，這些類星體是由黑洞驅動的，非常遙遠的，活躍的星系核心，它們位於仙女座之外。類星體散布在光環後面，使科學家能夠探測多個區域。團隊通過類星體光的光環觀察，觀察到仙女座光環如何吸收該光以及該吸收光在不同區域的變化。巨大的仙女座暈圈是由非常稀有的離子化氣體製成，不會發出易於檢測的輻射。因此，追蹤來自背景源的光的吸收是探測該材料的更好方法。

研究人員利用哈勃宇宙起源光譜儀（COS）的獨特功能來研究類星體發出的紫外線。紫外線被地球大氣吸收，這使得用地面望遠鏡無法觀察到。該團隊使用COS來檢測碳，矽和氧中的離子化氣體。當輻射從原子中剝離一個或多個電子時，原子就會被電離。

Lehner的團隊此前曾探測過仙女座的光環。在2015年，他們發現仙女座的光環很大且很大。但是幾乎沒有暗示它的複雜性。現在，它已被更詳細地映射，從而可以更精確地確定其大小和質量。

「以前，在銀河系的一百萬光年以內，很少有信息，只有六個類星體。這項新計劃提供了有關仙女座星系暈圈內部區域的更多信息。「探測這個半徑內的氣體很重要，因為它代表了仙女座星系的重力影響範圍。」

由於我們生活在銀河系中，因此科學家無法輕易解釋我們自己銀河系光環的特徵。但是，他們認為仙女座星系和銀河系的光環必須非常相似，因為這兩個星系非常相似。這兩個星系處於碰撞過程中，並將合併形成一個巨大的橢圓形星系，大約從40億年開始。

科學家們已經研究了距離較遠的星系的氣態光暈，但是這些星系在天空中要小得多，這意味著每個星系中通常只有足夠明亮的背景類星體探測其光暈的數量僅為一個。因此，空間信息基本上丟失了。由於靠近地球，仙女座的氣態暈圈在天空中隱約可見，可以進行更廣泛的採樣。

「這確實是一個獨特的實驗，因為只有藉助仙女座，我們才能獲得不僅沿一兩個視線而且超過40條視線的暈圈信息，」萊納解釋說。「這是超越我們自己的銀河系捕捉銀河系光環複雜性的開創性成果。」

實際上，仙女座星系是宇宙中唯一可以通過哈勃望遠鏡進行這項實驗的星系。只有使用對紫外線敏感的未來太空望遠鏡，科學家才能在組成「本地群」的約30個星系之外進行例行的這類實驗。

「因此，AMIGA項目也給我們帶來了未來的一瞥，」萊納說。

研究小組的發現發表在8月27日的《天體物理學雜誌》上。