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图为“中国天眼”探测到的在致密星系群“斯蒂芬五重星系”周围天区中的原子气体漫衍。 中科院国度天文台供图 |
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宇宙中所有天体的发源，都离不开原子气体。克日，我科学家操作“中国天眼”发明白一个标准约为200万光年的原子气体布局，是今朝宇宙中探测到的最大的原子气体布局。“中国天眼”也成为独一一个能探测到如此稀薄气体的望远镜。
操作“中国天眼”，由中国科学院国度天文台研究员徐聪率领的国际团队发明白一个标准约为200万光年的庞大原子气体布局，位于著名致密星系群“斯蒂芬五重星系”，比银河系大20倍，是迄今为止在宇宙中探测到的最大的原子气体布局。10月19日，该成就在国际学术期刊《自然》杂志颁发。
宇宙天体的发源离不开原子气体
天体物理中很是重要的一项研究，就是视察宇宙中的气体。宇宙中所有天体的发源，都离不开原子气体。譬喻，星系主要的演化进程就是不绝从宇宙空间接收原子气体，然后将其转化为恒星。
团队成员之一、中科院国度天文台研究员程诚先容：“我们看到的所有的天体，好比恒星，它们的源头最终城市归结到中性原子氢气体。”
另外，研究气体自己也很是重要。对此，程诚进一步表明：“好比，有的恒星形成时，它不是来自原子氢，而是来自分子氢。那么，原子氢是怎么酿身分子氢的？分子氢的密度为何会越来越高？尚有，这些原子氢等重子物质是如何汇聚到星系的中心区域，然后徐徐形成恒星酿成星系的？这些问题对付研究天体演化的各类阶段都很是要害。”
通过射电天文波段，天文学家可以或许对宇宙中的原子气体举办直接视察。“中国天眼”是当当代界口径最大、敏捷度最高的单口径射电望远镜，DNF私服，其所拥有的超高敏捷度，可以或许探测到远离星系中心的极其稀薄的弥散原子气体所发出的暗弱辐射。
颠末研究阐明，科研团队最终选中了著名致密星系群“斯蒂芬五重星系”举办视察。自1877年被法国天文学家斯蒂芬发明后，“斯蒂芬五重星系”即是天文学规模最受存眷的星系群，也成为韦布空间望远镜第一批视察并首次向公家展示的5个方针之一。
程诚说：“此前，也有其他国度的望远镜对这个星系群区域视察过多次，但那些望远镜的敏捷度都不足高，所以视察功效都不抱负。我们期望可以或许打破以往的视察极限。”
“中国天眼”是独一能探测到如此稀薄气体的望远镜
宇宙中星系彼此浸染以及它们中间气体的来历一直是天文学中的重要问题，“中国天眼”是研究这个问题的“利器”。
由徐聪率领的、以中科院南美天文研究中心为主的国际团队包罗了海表里一流的红外和射电天文专家，他们都有富厚的多波段研究履历。在“中国天眼”对国际天文界开放申请的第一季，该团队便提交了视察申请，并通过评审获得了视察时间。
徐聪说：“我们的科学方针是将‘中国天眼’发挥到极致，探测到宇宙中最稀薄的气体，研究星系中的气体最远来自宇宙中那里。”
在天文视察中，呈现噪声在所不免。为了可以或许到达视察方针，“中国天眼”的调试人员不绝改造、提高“中国天眼”的敏捷度并压制噪声，终于在2021年10月将其敏捷度调试到极限，乐成视察到“斯蒂芬五重星系”周围极稀薄的气体。
程诚说：“前后视察或许只用了一个月的时间，望远镜的总曝光时间是22小时。这个时间可以说是出格快，超出了我们的预期。”
在这次视察中，“中国天眼”的吸收机表示也出格精彩。
“吸收机吸收信号时就有点像收音机调台，我们要的中性氢的辐射就刚亏得1.39GHz四周，我们就需要在这个频段四周找信号。有些望远镜吸收机的频段范畴窄，但‘中国天眼’吸收机吸收信号的频率包围范畴很宽，效率就很高。”
让科研团队受惊的是，这些气体延展到了星系外200万光年的处所，是有史以来天文视察到的宇宙中最大的原子气体布局，“中国天眼”也成为独一一个能探测到如此稀薄气体的望远镜。
对研究星系及其气体在宇宙中的演化提出挑战
“中国天眼”的这项最新发明，展现了在远离该星系群中心的外围空间，存在大标准的低密度原子气体布局。
徐聪说：“这些原子气体布局的形成很大概与‘斯蒂芬五重星系’早期形成时星系间彼此浸染的汗青有关，大概已经存在了约莫10亿年。”
程诚汇报记者，此前也有视察到过这类中性原子氢的弥散系统，但都是一个星系四周有一其中性原子氢布局系统，形状像尾巴一样。“我们原本的预期是但愿操作中性原子氢的弥散漫衍环境来领略星系群并合的汗青。我们曾设想，也许有些中性氢是被甩出来到星系边沿，但当我们看到在星系外围有一个这么大的原子气体布局时，我们便揣摩，也许有一个星系的中性原子氢被彻底剥离出来了。”程诚说。
徐聪先容，本次成就预示着宇宙中大概存在更多这样大标准的低密度原子气体布局，“这项发明对研究星系及其气体在宇宙中的演化提出了挑战，因为现有理论很难表明为什么在如此漫长的时间里，这些稀薄的原子气体仍没有被宇宙空间中的紫外配景辐射电离。”
“中国天眼”的运行，为研究宇宙中天体的发源打开了一个崭新窗口，后续可以操作本次视察功效，对紫外配景辐射电离举办更多摸索。