立即打开

打开

恒星被污染,星系物质在循环,环星系介质发现,充满了气态金属!

星系曾经被认为是宇宙中的孤岛:成团的物质漂浮在原本空旷的空间中。我们现在知道星系被更大但几乎看不见的尘埃和气体云所包围,天文学家称其为环星系介质(CGM)。环星系介质就像一个巨大的回收工厂,吸收星系喷出的物质,然后将其推回原处。NASA远紫外罗兰圆形成像和光谱望远镜(Fortis)任务将研究这一回收过程,以帮助解决几个未解之谜。用探测火箭从新墨西哥州的白沙导弹靶场发射,富通将观察附近的一个星系,测量其恒星和超新星向周围环星系介质注入的气体。

这些观测将阐明物质如何在星系内外循环,从而推动恒星形成和星系演化,研究星系生命周期的天文学家一直在与两个主要谜团作斗争。首先,为了制造新的恒星,星系需要燃料氢、氦等气体,有时还需要更重的元素。但是,许多星系在天文学家预测它们的燃料应该已经耗尽很久之后,仍在继续制造恒星,那么多余的气体是从哪里来的?约翰霍普金斯大学天体物理学家、富通(Fortis)首席研究员斯蒂芬·麦坎德利斯(Stephan McCandliss)说:第二,现有恒星的副产品似乎不见了。

随着恒星年龄的增长,它们会污染周围的环境,吸收周围的物质,然后把它吹出去。但科学家们发现,充满恒星的星系并没有受到金属的污染(当恒星燃烧时锻造的重元素)它们本应受到的污染。富含金属的气体同时进入和离开星系,但没有人知道如何进入和离开星系。天文学家知道环星系介质的存在,但大多数都太暗淡,无法进行详细研究。然后,在2009年,宇宙起源光谱仪被添加到哈勃太空望远镜中,环星系介质的研究就开始了。添加后两年,对42个星系的环星系介质研究显示,它们充满了气态金属。

这是天文学家一直在寻找的星系中缺失的金属库存。这些富含金属的气体也不仅仅是就在那里。相反,环星系介质将它们与星系来回传递,作为连续回收过程的一部分。NASA戈达德太空飞行中心的天体物理学家斯科特·波特(Scott Porter)说:环星系介质对于理解星系演化至关重要,因为它是大部分恒星形成燃料的储存库。引力将气体从环星系介质拉向星系中心,为星系注入新的燃料来制造恒星。同时,恒星风和超新星将金属射回环星系介质,补充供应。

恒星和超新星如何被污染?

作为回收过程的一部分,研究任务将量化有多少气体被注入环星系介质。具体地说,望远镜测量恒星和超新星的风,以找出有多少气体被吹进环星系介质,以及有多少飞过它。如果气体以非常高的速度喷出,它将能完全逃离星系,重金属可能通过环星系介质一路射入星系间空间,退出回收过程。但如果它们以低速喷出,它们就会在周围循环,帮助丰富星系。为此,探测器乘坐探测火箭高空飞行,这是一种亚轨道航天器,在返回地球之前发射到太空进行15分钟的往返。

仪器将瞄准270万光年之外的三角星系(也称为M33)。三角星是明亮的,许多新近形成的恒星拥有强大恒星风。在观测M33大约一分钟后,仪器将专注于其最明亮的恒星和超新星群,以测量它们的风的速度和组成,这一切都将让天文学家了解这些物质是如何循环的,以及其中有多少是被移动的。像许多探空火箭任务一样,在测试新工具的同时解决这些科学问题。在这次飞行中,使用的是下一代微快门阵列,该阵列建立在美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的设计基础上。

最新仪器将能一次测量多达40个单独的目标,其远紫外光波长超过了早期版本所能解决的范围。这是由新技术推动的新科学,研究人员希望将我们的劳动力培训成更大更好的使命。其研究任务将在新墨西哥州的白沙导弹靶场用一枚黑色布兰特IX探空火箭发射,在落回地球进行恢复之前,轨道在大约155英里的高度达到顶峰。该小组预计观察时间为6分钟,总飞行时间约为15分钟。

博科园|研究/来自:美国宇航局戈达德太空飞行中心

博科园|科学、科技、科研、科普

关注【博科园】看更多大美宇宙科学

打开APP阅读全文