去而复返的巨大星云

[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2016-02-01 21:53:21 | 作者:gohomeman1 译 | 来源:哈勃官网 | 浏览:2388次 ]

原文标题:Monstrous Cloud Boomerangs Back to Our Galaxy

原文作者:Andrew Fox;Ann Jenkins,Ray Villard

来自:哈勃官网; 发表时间:2016.1.28

翻译:gohomeman1  审校:数星星的猫(编译版权所有,未经许可请勿转载)

2016.1.28:谚语“爬得高摔得惨”对银河系外的一片巨大氢云也适用。这片彗星状的星云长约1.1万光年,宽2500光年,发现于二十世纪60年代;假如我们的肉眼能看见,它将占据30个满月这么宽的天空。这片在光学波段看不见的星云,正以300km/s的高速坠向银河系。借助美国宇航局(NASA)的哈勃太空望远镜,天文学家测量了星云的化学成分,以评估它来自何方。哈勃天文学家惊讶地发现,气体云除了大部分由氢组成外,还包含只能由恒星制造的重元素。这表明它就来自富含恒星的银河系本身。史密斯星云顺着弹道撞向银河系盘面,大约在三万年后相撞。当撞击发生时,天文学家预计将触发壮观的星暴焰火,估计足以诞生二百万颗恒星。

史密斯云去而复返的示意图。大图:1.9MB,版权:NASA,ESA;A.Fox,下同。

哈勃太空望远镜天文学家发现,古老的谚语“怎么上去就怎么下来”(what goes up must come down)同样适用于我们银河系外的一大片氢云。这片看不见的星云正以近300千米/秒的高速落向银河系(PDF摘要中折算的相对立体速度为296km/s,译注)。

虽然在银河系外围有上百个庞大的气体星云飕飕地飞来飞去,这片所谓的“史密斯云”(Smith Cloud)却很特殊,只因它的轨道是众所周知的。哈勃望远镜的新观测揭示,它大约在7000万年前脱离银河系盘面的外缘。史密斯云由天文博士研究生盖尔·史密斯(Gail Smith)在二十世纪60年代早期,通过探测星云的氢射电波发现。

史密斯星云顺着回归航道撞向银河系盘面,估计在3000万年后相撞。当撞击发生时,天文学家预计将触发壮观的星暴焰火,预期足以诞生200万颗恒星。

团队领导、马里兰州巴尔的摩市太空望远镜科研所的安德鲁·福克斯(Andrew Fox)介绍说:“这个云团是星系如何随着时间演化的样本,它告诉我们银河系是一个泡沫翻滚的活跃场所,气体可以从盘面的一边抛出,再落入另一边。”

史密斯云与天鹅座银河系背景星空的相对定位,左下是满月大小。星云形状由射电观测确定。大图:3.4MB

福克斯继续解说:“我们的星系通过星云回收气体,史密斯星云就是一例,并将在星系与以前不同的位置孕育恒星。哈勃对该星云的测量有助于我们设想银河系系盘面的活跃程度。”

天文学家已经测量得知,这片彗星状云团,长约1.1万光年,宽约0.25万光年。假如史密斯云能在光学波段被看到,它将占据30个满月这么宽的天空。

长期以来,天文学家认为,史密斯云要么是缺乏恒星的失败星系,要么是来自宇宙太空落向银河系的气体云。假如上述假设是正确的,那么星云必定由氢和氦组成,没有必须由恒星制造的重元素。假如它来自银河系或其他星系,它就会包含各种重元素,类似我们太阳的元素组成。

团队首次使用哈勃测量了史密斯云的化学组成,以确定它的来源。他们观测了星云背后三个类星体(几十亿光年外明亮的活动星系核)的紫外辐射。借助哈勃的宇宙起源光谱仪(COS),他们测量了类星体穿过星云时产生了多少吸收线。

特别是,团队观测了星云中硫(S)的含量。S是很好的估测星云中有多少重元素的指示器(译注:怎么知道这些S吸收线不是类星体本身的?类星体的辐射有明显红移,本身的吸收线同样会红移)。团福克斯接着解说:“通过测量S吸收线,你就能知道星云中的S丰度,并与我们的太阳相比较。”

通过类星体测定星云的示意图,叠加的亮度对比图,上方是绿岸射电望远镜,下方是哈勃的COS,峰值是相同的速度,说明来自同一信号源。大图:2.1MB

结果团队发现,史密斯云中的S丰度,与离银心约4万光年的银道面外缘相同,该区域比太阳系更偏远了1.5万光年。但这已经说明,史密斯云富含的重元素来自恒星。因为无论是来自星系外的原始氢云,还是缺乏恒星的失败星系残余,都不可能提供这么多重元素。所以只有一种可能:星云此前脱离了银河系,现在又被捉回来了。

虽然这解决了史密斯云的来源,不过带来了新问题:它是如何到达当前的位置的?是什么灾变事件把它弹出了银河系盘面,为何它还能保持完整的星云形态?或许是一团(高密度的)暗物质——完全不参与电磁相互作用,只有引力效应——穿过银盘并俘获了银河系的气体云?未来的研究也许能回答这些疑问。

团队研究报告发表在2016.1.1出版的《天体物理学报通信》上。

Tags:氢云 银河系 史密斯云

责任编辑:gohomeman1

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