天文学家在漩涡星系中发现巨大电离氢云

自19世纪以来，天文学家们一直在密切注视着M51或漩涡星系，它的标志性螺旋结构告诉人们关于星系和宇宙的本质的早期争论。但是，没有人能够用肉眼或日益强大的现代望远镜观测到这一现象——西方国家储备大学的天文学家首次在亚利桑那州西南部的山上使用一架翻新过的75年望远镜观测到这种情况。凯斯西储大学的天文学教授Chris Mihos说：我看着这张照片，这到底是什么？它被证明是由附近星系喷出的巨大的电离氢气体，然后由星系中心黑洞的辐射“煮熟”。

银河系是宇宙中研究最多的星系之一，但是西储大学的研究人员发现了一个前所未见的与银河系有关的氢气云。图片：Case Western Reserve University

Mihos和三位合作者——由当时的研究生艾伦·沃特金斯(Aaron Watkins)领导，包括凯斯西储天文台(Case Western Reserve Observatory)的负责人保罗·哈丁(Paul Harding)和威斯康辛大学(University of Wisconsin)的天文学家马修·伯瑞德(Matthew bershady)在《天体物理学快报》(the Astrophysical journal Letters)上发表了这一发现。发现了巨大的气体云，2015年第一次观察到沃特金斯和4月份Mihos在Twitter上宣布，可能为世界各地的天文学家提供了一个意想不到的“前排座位”来查看一个黑洞的行为和相关的星系，因为它消耗和氢气“回收”。

我们知道在遥远的星系中有一些这样的云，但在离我们这么近的星系中却不是这样，这给天文学家提供了一个很好的机会来研究气体是如何从星系中喷射出来的，以及黑洞是如何影响这些星系周围的大区域的。一个美好的望远镜：但凯斯西储的科学家们是如何发现其他人错过的东西的呢？在某种程度上，因为他们用合适的设备寻找合适的位置，然后在同事的帮助下，用额外的数据来确认。Case Western Reserve的伯勒尔·施密特望远镜位于美国国家天文台，包括国家光学天文观测站和国家太阳观测站在内的二十多个研究望远镜中，位于图森西南60英里处的黑暗天空中。

虽然比凯特峰上的大多数望远镜都要小，也比大多数望远镜都要大，但西储望远镜的构造也可以提供广阔的视野，同时也能遮挡不需要的杂散光线。这让天文学家们可以看到其他的东西：漫反射的光片，比你能想像到的最黑的夜空暗了100倍以上。我们的望远镜真正能做的是测量在一个星系周围气体或恒星发出的非常漫射的低表面亮度光。这是一架奇妙的望远镜，它使我们能够在研究星系的模糊边缘方面取得世界级的进步。Mihos说，沃特金斯现在在芬兰完成他的博士后研究工作，他最初是在用漩涡成像来描绘星系之间的碰撞而产生的微弱的星光。考虑到这些流线中可能也有气体，这个团队用一个特殊的过滤器安装瞭望远镜，以观察热的电离氢气体，它释放出特定波长的光。

发现恒星是相对简单的，但是气体不会在所有波长上发光，这是为什么以前没有人见过这一现象的原因之一：早期的研究使用这种氢过滤器去寻找电离气体，但却无法探测到这种微弱的气体，并在漩涡周围如此广阔的区域看到了亚伦的发现。但还有一件事需要再次确认：我们担心的其实是‘脏挡风玻璃的类比’——如果我们真的看到了我们星系前面的一团弥漫的气体，而它实际上并不是M51的一部分？如果我们知道它移动得有多快，我们就能算出它的速度——它会像银河系里的云一样缓慢移动，还是像M51那样快得多？

CWRU的天文学家与威斯康星大学的天文学家Matthew Bershady合作使用附近的WIYN天文台来确认云与M51的关联。WIYN 3.5米望远镜配备了一种能够测量云的详细光谱来测量其速度的仪器。我们需要知道云是否以‘银河系速度’或‘M-51速度’移动，一旦亚伦和马特使用了云的光谱，他们就能分辨出它离我们有多快，立刻就知道这是M51的一部分，而不是我们自家后院的东西。这一发现在更清楚地了解星系是如何喷射和“回收”气体和恒星的过程中发挥了作用，这将在未来几年里被确定，因为更多的研究人员会深入挖掘一直存在的信息——即使直到现在还没有发现。我们需要更多的数据来充分说明这个故事，这是我们研究过的最优秀的星系之一。所以，我们有机会更好地了解漩涡中发生的事情，它会告诉我们，我们如何理解其他一切，以及它是如何随着时间演变的。

博科园-科学科普｜参考期刊：天体物理学期刊｜来自：凯斯西储大学