《美国宇航局绘制银河系内部地图,发现宇宙“拐杖糖”》

  • 来源专题:生物安全网络监测与评估
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2019-12-26
  • 由Goddard-IRAM超导2毫米观测仪(GISMO)绘制的微波数据(绿色)与红外(850微米,蓝色)和无线电观测(19.5厘米,红色)相结合的发射源。在恒星形成的初期,冷尘埃呈现蓝色和青色,例如人马座B2分子云复合体。黄色显示出更发达的恒星工厂,如人马座B1云。红色和橙色表示高能电子与磁场的相互作用,如射电弧和人马座A的特征。一个叫做镰刀的区域可以提供负责使无线电电弧发光的粒子。在明亮的人马座A里,存在着银河系的巨型黑洞。这幅图像跨越了750光年的距离。

    资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心

    在这张银河系中心地带的彩色合成图像的中心出现了一个类似甘蔗的特征。但这不是宇宙糖果。它跨越190光年,是一组发射无线电波的细长电离气体丝之一。

    这张图片包含了最新发表的观测结果,使用的是马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心设计和制造的仪器。该仪器被称为Goddard-IRAM超导2毫米观测者(GISMO),与位于西班牙皮科韦莱塔的30米射电望远镜配合使用,该射电望远镜由总部位于法国格勒诺布尔的射电天文研究所操作,其毫米范围内。

    “GISMO观测到的微波波长为2毫米,这使我们能够探索位于红外光和长波射电之间过渡地带的星系,”巴尔的摩约翰霍普金斯大学的天文学家约翰内斯·斯塔格恩(Johannes Staguhn)说。“光谱的每一部分都由不同类型的发射主导,而GISMO向我们展示了它们是如何联系在一起的。”

    GISMO探测到银河系中心最显著的射电灯丝,被称为射电弧,它形成了宇宙棒棒糖的直线部分。这是观察到这些奇怪结构的最短波长。科学家们说,这些细丝勾勒出了银河系中心某个高能事件产生的一个大气泡的边缘,这个大气泡位于人马座明亮区域内,距离我们约27,000光年。图像中额外的红色弧线显示了其他细丝。

    马里兰大学巴尔的摩分校和戈达德分校的研究小组成员理查德·阿伦特说:“在GISMO的数据中发现无线电弧真是个惊喜。”它的发射来自在磁场中高速旋转的电子,这个过程被称为同步加速器发射。GISMO发现的另一个特征,叫做镰状体,与恒星的形成有关,可能是这些高速电子的来源。”

    描述这幅合成图像的两篇论文,一篇由阿伦特领导,另一篇由斯塔格恩领导,发表在11月1日的《天体物理学杂志》上。

    这张图片展示了我们星系的内部,它是银河系中最大、密度最大的巨型分子云集合。这些巨大、凉爽的云层中含有足够的稠密气体和尘埃,足以形成数千万颗像太阳一样的恒星。这幅图覆盖了天空的一部分,宽约1.6度,相当于月球表面大小的三倍,宽约750光年。

    为了制作这张图片,该团队在2012年4月和11月获得了GISMO的数据,以绿色显示。然后,他们利用欧洲航天局(European Space Agency)赫歇尔(Herschel)卫星的存档观测数据,对冷尘埃的远红外辉光进行建模,然后从GISMO的数据中减去这些数据。接下来,他们用蓝色补充了现有的850微米的红外数据,这些数据来自夏威夷Maunakea山顶附近的James Clerk Maxwell望远镜上的SCUBA-2仪器。最后,他们用红色标注了来自国家科学基金会的Karl G. Jansky甚大阵列(位于新墨西哥州Socorro附近)的长波长19.5厘米的无线电观测资料。然后对高分辨率的红外和无线电数据进行处理,以匹配低分辨率的GISMO观测。

    得到的图像本质上是彩色编码不同的发射机制。

    蓝色和青色的特征揭示了分子云中的冷尘埃,那里的恒星形成仍处于初级阶段。黄色的特征,如构成拐杖柄的拱形细丝和人马座B1分子云,揭示了电离气体的存在,并显示出发达的恒星工厂;这种光来自于被气体离子减慢但不被捕获的电子,这个过程也被称为自由-自由发射。红色和橙色区域显示了同步辐射发生的区域,比如著名的射电弧和人马座A,这是银河系中心的亮源,那里有超大质量黑洞。

    ——文章发布于2019年12月18日

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