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新銀河影像協助天文學家解決星際介質固有謎題

2014/08/22 | | 標籤:

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一組天文團隊製作一幅銀河系中恆星之間星際介質(interstellar medium,ISM)的分佈圖,並藉此證明一種新的方法—類3維分佈圖(pseudo-3D map),可以發現星際介質的所在地,甚至是它們的組成成分,解開這個懸宕近百年的星塵謎題。

我們的宇宙在恆星間的空間中並不是真空的,而是多多少少有些物質,稱為星際介質。星際介質的組成成分是原子和分子構成的塵埃和氣體。現今的星際介質主要是恆星死亡後遺留的物質,而這些物質又成為建造新一代恆星和行星的材料,循環不已。

有句老話說:「我們都來自星塵(We are all stardust)」,因為組成生命的元素,除了氫和氦之外,其他重元素(或稱金屬元素)幾乎都來自恆星內部的核融合反應,或是大質量恆星死亡時發生的超新星爆炸。但天文學家們迄今尚不清楚恆星們為何會在它們現在所處之地形成。斯洛維尼亞共和國盧布爾雅那大學(University of Ljubljana)Janez Kos等人的新研究,正好提供了有關這個問題的新線索,他們特別關注一種來自星光的神秘特徵—瀰漫星際譜帶(diffuse interstellar bands,DIBS)。

DIBS是一位研究生於1922年拍攝來自遙遠恆星的星光光譜時,無意中發現的暗譜帶特徵。光譜可提供天文學家許多天體訊息,如組成成分、溫度和運動等。1922年的這位研究生發現在他拍攝的光譜影像中有一些暗譜線,顯示星光從恆星表面發出到抵達地球之間的旅途中,曾被星際間的物質吸收掉部分星光,才會產生這些暗譜線。自彼迄今,科學家已經確認了其中400多條這類瀰漫星際譜帶,但卻一直無法得知這些譜線到底是什麼樣的物質造成的、是哪裡的物質造成的。

研究學者曾假設這些吸收譜線是某些又大又複雜的分子造成的,但卻一直沒有實際觀測證據以茲證明。瞭解這種神秘物質的性質對天文學家來說很重要,因為如果可以獲知這些物質的性質,便可透過它們去瞭解恆星之間的空間中有些什麼樣的物理條件和化學作用;而這些細節正是理論上恆星與星系如何形成的關鍵要素。

這幅新製作的銀河系DIB物質類3維分佈圖是23位科學家利用徑向速度實驗(Radial Velocity Experiment,RAVE)蒐集了超過10年的觀測資料嘔心瀝血的成果。RAVE乃是利用位在澳洲的英國史密特望遠鏡(UK Schmidt Telescope)進行的一項計畫,可同時收集約150顆恆星星光的光譜訊息,而今已經累積超過50萬顆恆星的資料。之所以稱為「類3維」,是因為他們採用一種特別的數學演算模式,可以從實際上為2維的分佈資料,再加上垂直維度(第三個維度或距離維度)的狀況來繪製分佈圖。

由於RAVE恆星光譜資料非常龐大,再加上距離的資料,可以瞭解DIBS是在銀河系那個位置產生的,也可以知道這些物質在銀河系中究竟如何分佈。結果顯示可能造成DIBS的複雜分子的分佈狀況,和另一個已知成分的星際介質並不相同;這種已知成分的星際介質是固態的星塵粒子,RAVE也有追蹤觀測這些星塵粒子的分佈狀況,所以可以用來與DIBS分子比較。

雖然取得了有關DIBS之謎的新線索,不過這些科學家希望下一步能利用這項類3維技術,以及更精細的巡天觀測資料,繼續解決DIBS精確位置和構成物質的問題。

資料來源:Dark bands in starlight: New Milky Way maps help solve stubborn interstellar material mystery, 2014.08.14, KLC

本文轉載自網路天文館

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