中國「天眼」首次探測到河外星系中性氫發射線 或助暗物質研究

2020-07-02 中國新聞網

中新社北京7月2日電 (記者 孫自法)記者2日從中國科學院(中科院)國家天文臺獲悉，中科院南美天文中心程誠等科研人員利用俗稱中國「天眼」的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)的19波束接收機，對一批低紅移恆星形成星系樣本中的4個星系進行先導觀測，成功探測到3個星系的中性氫發射線。

這項重要天文學研究成果論文已被國際天文學權威期刊《天文學和天體物理學通信》(A&A Letter)接收，也是FAST公開發表的觀測結果中第一次明確探測到銀河系外星系(河外星系)的中性氫發射線。

FAST是當今世界上口徑最大、靈敏度最高的天文射電望遠鏡，河外星系的中性氫觀測是FAST的重要科學目標之一。在本次觀測過程中，FAST僅用5分鐘曝光時間即探測到河外星系的中性氫信號，展示出極高的靈敏度。

程誠介紹說，作為星系的原初氣體成分，中性氫是星系中分布的最延展的重子物質結構，星系的一氧化碳(CO)譜線的輻射則主要來自星系中心區域，因此藉助中性氫和CO這兩種譜線速度和流量分布，科學家可以估計不同半徑處的星系動力學質量，進而研究星系的重子和暗物質的分布。

FAST最新觀測到的中性氫譜線數據估計得到的星系動力學質量比觀測到的重子質量高一個量級，而此前通過CO譜線估計得到的星系動力學質量和重子質量非常接近。「這一結果表明我們有可能藉助中性氫和CO譜線的觀測數據來研究星系的暗物質分布」。

中科院國家天文臺稱，這次FAST觀測的星系樣本選自中科院南美天文中心程誠和智利瓦爾帕萊索大學天文學家愛德華多·伊巴爾(Eduardo Ibar)教授合作的巡天項目「瓦爾帕萊索阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣發射線巡天」，這批星系有從紫外到遠紅外的完整的多波段測光數據，以及斯隆數字巡天光纖光譜、赫歇爾空間天文臺遠紅外譜線數據等。

在智利訪問期間，程誠和來自智利、英國、美國等天文學家一起合作申請到位於智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣和甚大望遠鏡觀測時間，對這批星系開展了高分辨的CO氣體和光學/近紅外集成視場攝譜儀觀測。這些觀測數據非常適合研究銀河系近鄰星系的恆星形成過程、氣體的電離源、氣體的動力學性質、星系的恆星形成效率等課題，中外科研團隊也已經得到一批非常重要的科研成果。

程誠表示，儘管此前已有大量多波段觀測數據，但為了研究星系的轉動速度、中性氫質量和尺寸、星系暗物質比例等課題，仍然非常需要中性氫的觀測，中科院南美天文中心課題組正計劃申請更多FAST觀測時間，對成功探測到中性氫發射線的河外星系樣本進行更多觀測研究。(完)

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