上海科学家发现星系的中性氢气体含量丰富这一性质会“传染”

[ 录入者:zhangms | 时间:2015-07-16 14:05:07 | 作者: | 来源:中科院网站 | 浏览:1652次 ]

近日,中国科学院上海天文台研究人员发现中性氢越丰富的星系周围的卫星星系也含有更丰富的中性氢气体,就好像“中性氢气体含量很丰富”这一性质也会“传染”。这对于我们理解星系中恒星形成提供了重要的原料线索,同时也帮助我们理解星系吸积冷气体的图景,因为气体是恒星形成的原材料。目前该工作已经发表在近期的《英国皇家学会月刊》。

一个类似于银河系的星系中含有几千亿个恒星,这些恒星是如何形成的?非常明确的要求之一便是星系为恒星形成需要提供合适的原料——来自于星系中的冷气体。冷气体又从何而来呢?文章的第一作者、上海天文台王恩赐回答说:“星系自身热气体的冷却可以提供,还可以通过俘获周边矮星系的冷气体,但这两者提供的冷气体还是无法解释目前所观测到的恒星诞生率。这就说明了星系还可能从周边的星系之间环境中吞噬气体。但具体是如何完成的,我们还不清楚。”

为了解决这个问题,德国马普天体物理研究所(MPA)Guinevere Kauffmann 等人提出了“蓝盘(Bluedisk)”项目。Kuaffmann教授是该项目的主要参与人员之一。同是该工作的合作者、MPA的王菁说:“我 们的重点是为了研究星系如何吞噬星系间的中性氢气体。而最佳的研究对象便是一些相对而言中性氢含量特别丰富的盘星系。这类型系的盘外侧通常有比较蓝的恒 星,表示它们还年轻,刚刚形成或正在形成;同时因为大质量恒星还来不及死亡来产生众多金属,该类星系外侧具有更多的贫金属气体。”

该项目使用的观测工具是位于荷兰的韦斯特博克综合射电望远镜(WSRT)。利用它,研究人员对25个中性氢丰富的星系进行了中性氢的二维观测。为了进行比对,除去这一目标样本之外,他们还仔细选择了25个中性氢含量正常的星系作为参照样本进行同样的测量。除了中性氢含量这一性质,参照样本中的星系的其它性质,诸如恒星质量、单位面积上的恒星质量密度、星系的年龄、盘的倾角等等,都与目标样本中星系的性质在同一范围。

要研究星系如何吸积周围的气体,理想状态下当然是直接观测星系周围的星际介质,研究它们的中性氢分布。但是星系周围的中性氢气体通常比较弥散,利用目前射电望远镜的灵敏度,很难直接观测到弥散的中性氢气体。王恩赐介绍:“我们并没有因此而放弃。既然看不清星系周围的星际介质,我们取而代之,选择星系周围的星系。”

该团组基于“蓝盘”项目的数据,研究了目标样本和参考样本中星系周边的星系,发现对于中性氢分布丰富的星系,其周边星系也具有更丰富的中性氢气体含量。“我们的这一发现,为中性氢的含量对于环境的依赖关系提供了重要线索。不同的星系周边中性氢的环境不同,有的星系处于较为丰富的中性氢环境中,有的则处于贫中性氢的环境。并且恒星形成的气体很大一部分可能来自于弥散在星系周边的介质中。”王恩赐陈述道。

王菁补充:“我们在统计研究之后,还专门研究了个别中性氢分布形态奇异的星系,发现导致这些中性氢气体形态奇异的可能物理机制有潮汐作用力,热气体冲压力和星系吸积大块中性氢云团。”

“当然,我们未来还打算研究星系的中性氢含量和星系的光学性质的关系。特别是,上海天文台作为正式成员参与了国际上著名的斯隆数字巡天第四期计划(SDSS-IV),其中的MaNGA项目正在对一万个近邻星系进行二维的光谱观测,这使得我们可以知道星系内部不同区域的星族成分。如果联合星系的中性氢分布,会更进一步帮助我们认识星系的形成和演化规律。”上海天文台研究员李成介绍。

项目的参与人员包括上海天文台王恩赐,马普天体物理所王菁和Guinevere Kauffmann,来自南非SKA射电天文所等单位的Gyula I. G. Jozsa和上海天文台李成。该工作的顺利完成也得力于上海天文台与德国马普天体物理研究所的合作。

Tags:星系  中性氢 中国

责任编辑:zhangms

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