在10億到1萬億倍太陽質量星系周圍，發現類大氣包層證據！

2020-10-18 博科園

在星系周圍發現，類大氣包絡證據！赫特福德大學科學家在《天文學與天體物理學》上發表的一項新研究發現，有證據表明，較大星系周圍的氣態包層與地球大氣的狀態類似。這項研究表明，在10億到1萬億倍於太陽質量星系周圍的氣體包圍處於流體靜力平衡狀態。這意味著這些「包層」是穩定的，因為內部重力和外部壓力之間的平衡氣體，這是非常類似於地球大氣層的狀態。

星系被認為被非常稀薄的氣體所包圍，這些氣體幾乎不發光。到目前為止，只有在最大星系中才探測到這種氣體的發射。研究人員通過觀察星系中心黑洞的噴流來探測氣體包層性質，這些噴流以射電波長發光，如果氣體包層的密度更高，射電波長就會更亮。特別值得一提的是，研究小組觀察到，在一個質量是太陽質量1000億倍的星系周圍，星系的氣體包層變得越來越密集，導致超過這個質量的星系射電光度大幅增加。該研究數據是由新一代望遠鏡LOFAR射電望遠鏡收集。

這是一種非常靈敏的望遠鏡，可以同時看到大部分天空。氣體暈在理解星系的流入、反饋和整體重子預算方面起著關鍵作用。研究模型預測了在一定星系質量下，氣體暈在冷熱吸積、風、噴泉和靜水暈之間的狀態轉變。由於射電活動星系核的光度對光暈密度很敏感，因此任何顯著的躍遷都可能出現在大樣本星系射電光度中。低頻陣列(LOFAR) 2米巡天(LoTSS)確定了一個星系恆星質量尺度，10^{11}M_\odot$，超過這個尺度，無線電亮度會不成比例地增加。

研究的是星系射電光度，特別是星系質量在10^{11}M_\odot左右顯著上升的情況，可以用噴流能量、黑洞質量與星系質量之間的比例以及氣體暈的標準假設來解釋。基於觀測數據和理論約束，研究建立了光環中射電活動星系核在infall、星系等的射電光度模型，並與質量在10^ (8.5)M_ odot$ - 10^{12} M_ odot$之間大樣本星系的LoTSS數據進行了比較。假設噴流能量的特徵上限與高星系質量特徵上限相同，即在所有質量上都保持不變。

研究發現氣體暈的最大射電光度與LOFAR數據分布上限吻合得很好。在研究模型中，10^{11}M_\odot$的射電光度顯著上升，這與星系質量周圍暈氣體密度的顯著變化有關，這是在較高維裡亞溫度下較低冷卻速率的結果。星系風和注入模型高估了小星系質量處的射電光度，對任何星系質量處的射電光度運行沒有特別陡化。

博科園｜研究/來自：赫特福德大學

參考期刊《天文學和天體物理學》

論文16868438｜文件1905.13506v1

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