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NASA 的 Chandra 指出銀河為熱氣暈所環繞

2012/10/01 | | 標籤:

天文學家已用 NASA 的 Chandra X 光太空望遠鏡來尋找我們銀河系「內嵌」在一個向外延伸數十萬光年的、巨大的熱氣暈(halo of hot gas)中的證據。據估計,這個「暈」的質量與星系中所有恆星的質量相當。

若熱氣暈的大小與質量被證實,那也能成為此星系所謂「消失的重子(missing baryon)」問題的一種解釋。

重子(Baryons)一如光子與中子,是種粒子(譯註:重子是夸克所構成複合粒子,光子不屬於重子),那構成宇宙中已知原子質量的99.9%。這些熱氣暈與星系所測得的極遠距離指出,當宇宙只有幾十億歲時,重子物質(baryonic matter)即存在,質量與密度(?)相當於現存不可觀測的物質(或暗物質)的六分之一。在目前這個時代裡,約(宇宙誕生) 100 億年後,我們的星系與鄰近星系中恆星與氣體的重子統計顯示,至少有半數重子未被計入。

在一項最近研究中,由五位天文學家所組成的團隊利用來自 Chandra、ESA XMM-Newton 太空望遠鏡以及日本 Suzaku(朱雀)衛星的資料,替熱氣暈的溫度、範圍與質量設限。Chandra 觀測到 8 個明亮的 X 光源,位在星系外數億光年之處。資料顯示,來自這些遙遠來源的 X 光,選擇性地被星系附近的氧離子所吸收。科學家測定吸收暈的溫度介於 100 萬與 250 萬 kelvins 之間,即比太陽表面溫度還要熱幾百倍。

其他研究已證實,銀河與其他星系內嵌在溫度介於 10 萬與 100 萬 kelvins 的溫暖氣體中。多項研究指出,有超過 1 百萬 kelvins 的、更熱的氣體存在。這項新研究提供證據指出,包圍銀河的熱氣暈比「暖氣暈」龐大。

「我們知道有氣體環繞星系,而且我們知道它有多熱,」Anjali Gupta 表示,他在 The Astrophysical Journal 發表過描述此研究的論文。「最大的問題是,這個暈有多大,有多重?」

為了回答這個問題,作者們以 XMM-Newton 與 Suzaku 的熱氣暈 X 光發射資料補充 Chandra 的氧離子 X 光吸收量資料。他們下結論表示,氣體的質量與百億個以上的太陽相當,或許有 600 億個太陽這麼多。

「我們的研究顯示,在合理的參數值與合理的假設下,這些 Chandra 觀測暗示有一個巨大的熱氣儲存庫環繞銀河四週,」Smita Mathur,Ohio 州立大學 Columbus 分校的共同作者。「那可能延伸到銀河四週數十萬光年遠,或著可能擴展到更遠的本星系群(local group of galaxies)四週。不管是那一種,其質量顯然非常大。」

質量的估計依賴像「氧相對於氫的量」這樣的因數,氫為熱氣暈中的主要元素。不管怎樣,此估計代表在解開「消失重子」這個例子上(這個難題已使天文學家困惑超過 10 年),重要的一步。

雖然還不確定,不過這項由 Gupta 等人所完成的研究,卻提供有史以來的最佳證據:消失的重子隱藏在一個由百萬 K 氣體所構成,且包圍星系的暈中。此暈估計出來的密度很低,以致於圍繞其他星系的類似暈可能未被察覺。

描述這些結果的論文,發表在 9/1 的 The Astrophysical Journal 上。其他共同作者為墨西哥市,Universidad Nacional Autonoma de Mexi(墨西哥國立自治大學)的 Yair Krongold;麻州劍橋,Harvard-Smithsonian(哈佛–史密森)天體物理中心的 Fabrizio Nicastro;以及佛州 Coral Gables,邁阿密大學的 Massimiliano Galeazzi。

NASA 的 Marshall 航太中心(Huntsville, Ala.)負責替 NASA 的科學任務總處(Washington)管理 Chandra 計畫。Smithsonian 天體物理天文台從劍橋控制 Chandra 的科學與飛行任務。

資料來源:NASA’s Chandra Shows Milky Way is Surrounded by Halo of Hot Gas. NASA [09.24.12]

轉載自 only perception


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