歐洲航天局發現銀河系光暈內的氣體溫度遠超預期

【正見新聞網2020年03月02日】

國外媒體報導,歐洲航天局XMM-牛頓衛星最新觀測發現,潛伏在銀河系光暈內的氣體溫度遠超過預期,其化學成分也不同於預期,這對我們探索銀河系起源提出了挑戰。

科學家基於XMM-牛頓衛星觀測數據獲得最新發現,銀河系光暈包含不止一種,而是三種不同熾熱氣體,其中最高溫度氣體部分比預期值高10倍。他們還指出,不僅在銀河系,很可能任何星系都存在多樣化氣體成分。

光暈是環繞星系的一個大型環狀結構,由氣體、恆星、不可見的暗物質構成,它是星系重要的組成部分,連接著更廣闊的星系空間,因此被認為是星系演化中具有至關重要的角色。

此前科學家認為,星系光暈包含著單一溫度的熾熱氣體,氣體確切溫度取決於星系的質量大小。

然而,科學家基於XMM-牛頓衛星觀測數據獲得最新發現,銀河系光暈包含不止一種,而是三種不同熾熱氣體,其中最高溫度氣體部分比預期值高10倍。他們還指出,不僅在銀河系,很可能任何星系都存在多樣化氣體成分。

美國俄亥俄州大學研究生桑斯克里蒂·達斯(Sanskriti Das)說:「我們認為星系光暈氣體溫度達到1萬-100萬攝氏度,甚至光暈中某些氣體溫度高達1000萬攝氏度。」

雖然我們認為星系最初形成時,氣體會被加熱至100萬攝氏度,但我們並不確定氣體部分是如何變得高溫熾熱,猜測可能與銀河系內星盤釋放的恆星風有關。

這項研究結合XMM-牛頓衛星機載的兩個勘測儀器的觀測數據,這兩個勘測儀器是反射光柵光譜儀(RGS)和歐洲光子成像相機(EPIC),EPIC用於研究光暈釋放的光線,RGS被用於研究光暈如何影響和吸收通過它的光線。

為了探測銀河系光暈如何吸收光線,達斯和同事觀測了耀變星,這是一種非常活躍、充滿能量的遙遠星系內核,它不斷地釋放強烈光線。

耀變星釋放的X射線在宇宙中穿梭了近50億光年,在抵達XMM-牛頓衛星探測器之前穿過了銀河系光暈,它將為探索這個氣態區域屬性提供重要線索。

之前科學家對銀河系光暈的X射線研究通常僅持續一至兩天,與之不同的是,達斯和研究同事進行了為期三週的觀測分析,他們能夠探測到非常昏暗無法觀察到的信號。

研究報告合著作者、俄亥俄州立大學斯米塔·馬圖爾(Smita Mathur)說:「我們分析了耀變星釋放的光線,並鎖定了它的光譜特徵,這將揭曉耀變星穿過銀河系光暈的過程。有一些信號僅存在於特定溫度條件下,所以我們能夠確定光暈氣體的溫度值,分析其如何影響耀變星光線。」

同時,銀河系熾熱光暈也富含比氦更重的元素,通常這些元素是在恆星生命晚期產生的,從而表明光暈接收了某些恆星生命末期產生的物質,這些恆星死亡時將宇宙物質拋向太空。

達斯強調稱,迄今為止,科學家主要尋找的是氧,因為它的含量豐富,因此比其他元素更容易找到,我們的研究更加細緻,不僅研究了氧,還分析了氦、氖和鐵,獲得了一些非常有趣的發現。

科學家預計銀河系光暈中所含元素的比例與太陽系相似,達斯和同事注意到光暈中鐵元素比預期更少,表明銀河系光暈中存在大量垂死恆星,並且氧氣含量較少,這可能是由於光暈中塵埃粒子吸收了氧元素。

達斯指出,這項最新真的令人興奮,而且完全出乎意料,它向人們揭示銀河系是如何演變成現今的模樣,我們亟待更多的探索發現。

最新發現的熾熱氣體成分也有更廣泛的含義,影響我們對宇宙的整體理解。事實上,銀河系所包含的質量遠低於我們的預期,這就是所謂的「丟失物質問題」,因為我們所觀察到的與理論預測不符。

在對宇宙的長期測繪中,科學家依據歐洲航天局普朗克宇宙飛船觀測數據分析,宇宙僅有不足5%的質量應該以「正常物質」的形式存在,這些物質構成了恆星、星系、行星等。

研究報告合著作者、義大利國家天體物理研究院(INAF)法布里齊奧·尼卡斯楚(Fabrizio Nicastro)稱,當我們將所觀測到的物質全部計算在內,與之前預測相差甚遠,剩下的物質在哪呢?一些專家這些神秘物質可能隱藏在銀河系周圍延伸的巨大光暈中,這些觀點使我們的最新研究變得令人興奮!

由於銀河系光暈中的高溫成分以前從未被發現過,因此之前科學家很可能將其忽視了,這意味著銀河系光暈中包含大量「失蹤」物質。

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