一个星系中发现一个隐藏在“阴影”中的未知结构

时间:2022-11-27 点击: 作者:余生颓废

一个星系中发现一个隐藏在“阴影”中的未知结构

一个星系中发现一个隐藏在“阴影”中的未知结构

一个星系中发现一个隐藏在“阴影”中的未知结构

一个星系中发现一个隐藏在“阴影”中的未知结构

据cnBeta:天文学家们刚刚在一个星系中发现了一个隐藏在“阴影”中的未知结构。他们通过扩大阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)的动态范围来实现这一目标,该阵列是目前最大的天文项目,以探测微弱的无线电发射。

这种微弱的无线电发射,无论无线电频率如何,都具有恒定的亮度,在类星体3C 273的主星系中延伸了数万光年,是一个标志性的宇宙“灯塔”。这一发现可能有助于揭开星系演变和恒星形成的秘密。

由于实现了高成像动态范围,日本的一个天文学家小组首次发现了一个微弱的无线电发射,覆盖了一个中心有能量黑洞的巨大星系。该射电发射是由中心黑洞直接产生的气体释放出来的。研究小组希望通过对其他类星体应用同样的技术来了解黑洞如何与它的宿主星系相互作用。

3C 273位于距离地球24亿光年的地方,是一个类星体。类星体是一个星系的核心,据信在其中心有一个巨大的黑洞,它吞噬了周围的物质,发出了巨大的辐射。与它平淡的名字相反,3C273是有史以来发现的第一个类星体,是最亮的,也是研究得最好的。它是最经常被望远镜观测到的光源之一,因为它可以被用作天空中的一个标准位置:换句话说,3C273是一个无线电“灯塔”。

当你看到一辆汽车的车灯时,耀眼的亮度使你难以看清周围的黑暗环境。当你观察明亮的天体时,同样的事情也发生在望远镜上。动态范围是指图像中最亮和最暗的色调之间的对比。你需要一个高的动态范围,以便在望远镜的单次拍摄中同时显示出明亮和黑暗的部分。ALMA可以经常达到100左右的成像动态范围,但是市面上的数码相机通常会有几千的动态范围。射电望远镜并不擅长看到具有明显对比度的天体。

3C273作为最著名的类星体,几十年来一直为人所知,但人们对它的了解主要集中在其明亮的中心核上,大多数无线电波都来自这里。然而,人们对其宿主星系本身的了解要少得多,因为暗淡和弥散的星系与3C273核的结合需要如此高的动态范围来探测。研究小组使用了一种叫做自我校准的技术,以减少从3C273到星系的无线电波泄漏,该技术利用3C273本身来校正地球大气波动对望远镜系统的影响。他们的成像动态范围达到了85000,这是ALMA对银河系外天体的记录。

由于实现了高成像动态范围,研究小组发现微弱的无线电发射延伸到了3C273宿主星系的数万光年。类星体周围的无线电发射通常表明是同步辐射,它来自高能量的事件,如恒星形成的爆发或从中心核发出的超快喷流。3C273中也存在一个同步辐射射流。

同步辐射的一个基本特征是它的亮度会随着频率的变化而变化,但是研究小组发现的微弱的无线电辐射无论在什么频率下都有恒定的亮度。在考虑了其他的机制之后,研究小组发现,这种微弱而延伸的无线电发射来自于星系中被3C 273核直接激发的氢气。这是第一次发现来自这种机制的无线电波在类星体的宿主星系中延伸到数万光年之久。天文学家几十年来一直忽视了这个标志性宇宙“灯塔”的这一现象。

那么,为什么这一发现如此重要?在星系天文学中,来自类星体核的能量能否强大到足以剥夺星系形成恒星的能力,这一直是个大谜团。这个微弱的无线电发射可能有助于解决这个问题。氢气是创造恒星的一个重要成分,但是如果如此强烈的光线照射在上面,使气体被分解(电离),就不能诞生恒星。为了研究这一过程是否在类星体周围发生,天文学家们使用了电离气体发出的光学光。使用光学光的问题是,宇宙尘埃会在通往望远镜的路上吸收光线,所以很难知道气体发出了多少光。

此外,负责发出光学光线的机制很复杂,迫使天文学家做出很多假设。这项研究中发现的无线电波由于简单的过程而来自相同的气体,并且不被灰尘吸收。使用无线电波使得测量由3C273的原子核产生的电离气体变得更加容易。在这项研究中,天文学家发现,来自3C273的至少7%的光被宿主星系中的气体吸收,创造的电离气体达到太阳质量的100-1000亿倍。然而,3C 273在恒星形成之前就有大量的气体,所以从整体上看,它并不像恒星形成受到核的强烈抑制。

“这一发现为研究以前通过光学观测解决的问题提供了一条新的途径,”日本工学院大学副教授、发表在《天体物理学杂志》上的这项研究的主要作者Shinya Komugi说。“通过对其他类星体应用同样的技术,我们期望了解一个星系是如何通过与中心核的相互作用而演变的。”

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