有一个不寻常的悖论阻碍了对银河系部分区域的研究。稠密的气体阻碍了对银河系核心的观测,并且从我们的有利位置很难在可见光下进行观测。
但遥远的星系并不总是存在同样的障碍。因此,在某些方面,我们观察遥远的星系比观察我们自己的星系更好。
为了更好地了解银河系中心(GC)和星际介质(ISM),一组天文学家使用了一台名为“银河系中心”(GC)和星际介质(ISM)的望远镜。威斯康星州 H-Alpha 制图器(WHAM)以部分光学光谱观察银河系核心。
研究小组将他们的精力集中在银河系的两个特征上,称为费米气泡。费米气泡是从银河系核心发出的高能气体的大规模爆发。
它们被称为费米气泡,因为它们是在 2010 年由费米伽马射线太空望远镜。这些气泡非常巨大,距离银河系盘面总共延伸了约 50,000 光年,并且它们的飞行速度为每小时数百万英里。
一篇介绍他们观察结果的论文标题为“银河系中心上方高速 H-Alpha 的发现:测试费米气泡模型这项工作的主要作者是威斯康星大学威斯康星大学天文学研究生达内什·克里什纳劳 (Dhanesh Krishnarao)。研究结果在美国天文学会第 236 届会议上发表,并已提交给天体物理学杂志通讯。
在这项工作之前,通过检查遥远类星体穿过气体时发出的光,在紫外线下对费米气泡进行了一些观察。虽然这些观察扩展了科学家对气泡的理解,但它们也有局限性。
它们只能在特定的视线上进行,而 WHAM 是一台全天望远镜。之前的观测无法测量气体的速度、温度和密度。
但 WHAM 采取了不同的方法。正如它的名字所说,它可以观察氢-α原子。在一个H-阿尔法原子中,一个电子从第三能级跃迁到第二能级。这样留下的谱线是可见光中最亮的氢谱线。
H-Alpha 过程的简化卢瑟福-玻尔模型。 (贾伯沃克/抄送-SA 3.0)
多于:当电子(绿色)从 n=3 跳到 n=2 时,它会产生一个在可见光中具有明亮谱线的光子。
马特·哈夫纳 (Matt Haffner) 是安柏里德尔航空大学天文学和物理学教授,也是本文的合著者之一。哈夫纳在一份新闻稿中指出了 WHAM 望远镜如何帮助天文学家在了解银河系核心区域方面取得进展。气体阻挡了我们观察该区域的视线,而遥远的星系则不会。
哈夫纳说:“我们可以使用 WHAM 等非常灵敏的仪器瞄准银河系的某些区域,以获得中心的此类新信息,而以前我们只能通过红外线和无线电做到这一点。”
“我们可以通过对银河系中心进行相同的测量来与其他星系进行比较。”
这项研究背后的科学家还观察了费米气泡中的氮发射线。他们将他们的观测结果与最近哈勃望远镜在同一位置的紫外光观测结果对齐,并将它们结合起来。
主要作者 Krishnarao 在一份新闻稿中表示:“我们结合了发射和吸收的两种测量结果来估计电离气体的密度、压力和温度,这让我们更好地了解这种气体的来源。”
作者在论文中写道,“威斯康星 H-Alpha 测绘仪 (WHAM) 观测揭示了高速 H α 和 [N II] λ6584 发射线,其方向和速度与先前与双锥伽马相关的紫外线吸收线特征相同。射线瓣被称为费米气泡。”
天文学家认为,无论银河系核心发生了什么创造了费米气泡,它都发生在几百万年前。一些研究人员认为 Sgr A*,超大质量在银河系中心,将大量氢云吸入其吸积盘,引起巨大的能量爆发。但这项研究并不是试图确定原因。
现在研究人员有了费米气泡中气体的密度、速度和温度的数据,他们可以根据不同的模型测试这些数据。
威斯康辛大学怀特沃特分校的天文学教授鲍勃·本杰明(Bob Benjamin)说:“另一件重要的事情是,我们现在有可能利用全天空 WHAM 望远镜测量许多地点的密度、压力和速度结构。”该研究的作者。
“我们可以在银河系平面上方和下方的费米气泡上进行广泛的测绘工作,看看人们开发的模型是否成立。因为,与紫外线数据不同,我们不仅限于特定的线视线。”
作者在论文中解释说:“这些光谱提供了一种新的途径来限制与费米气泡相关的电离气体的物理条件,以及从银河系中心区域和费米气泡内出现的辐射场。 ”
在论文的结论中,作者描述了他们的一些发现。他们说,他们的发现表明气体温度为 8900 ± 2700 K。他们还指出,他们发现的高热压力“与内星系或银河系热气晕模型所预测的相当,但仍然更高”。费米气泡壳。”
但尽管这些发现非常详细,它们并没有最终表明费米气泡的成因。该团队表示,尽管如此,WHAM 在研究它们方面还有更多的东西可以做。就像这项研究一样,未来的观测也可以与现有的哈勃观测相结合,以扩大我们的理解。
银河系平面上方和下方发射伽马射线和 X 射线的费米气泡。 (美国宇航局的戈达德太空飞行中心)
“通过未来的观测,WHAM 可以在大尺度空间和运动学上追踪与费米气泡相关的发射。此外,利用现有的 HST 光谱对遥远的紫外亮源进行其他定向观测,可以提供南部不同地区多个物种的敏感柱密度剖面。和北部费米气泡。”
所以,也许有一天我们最终会知道几百万年前在银河系中心发生了什么,形成了这些巨大的气泡。