揭示了银河系暗分子气体的大量存在

近日,中国科学院国家天文台射电研究部研究员李菂、助理研究员汤宁宇等基于Arecibo望远镜分米波吸收线“世纪巡天”(Millennium
Survey)数据,并结合中科院紫金山天文台13.7m毫米波射电天文望远镜等多个望远镜的毫米波观测,精确测量了针对43个类星体方向的银河系气体状态,在国际上首次系统利用羟基OH吸收线结合一氧化碳对银河系气体进行研究。该研究给出了OH激发温度的准对数正则分布,并确定其峰值接近银河系同步辐射与宇宙微波背景之和,揭示了银河系暗分子气体的大量存在,有利于修正星系中的恒星形成率测量及对相关星系演化的理解。

氢是宇宙中最丰富的元素。氢原子和氢分子是星际介质中最主要的气体成分。相关研究一般通过氢原子21cm谱线及一氧化碳CO发射来研究原子、分子氢气,但近年来伽马天文台、普朗克卫星、红外巡天等观测表明,存在以前被21cm线及CO发射线遗漏的分子气体,即所谓“暗”气体。氧是宇宙中仅次于氢和氦的丰富元素,简单氢化物OH是人类第一个发现的射电分子,但关于银河系内OH的大规模研究迷之匮乏。

国家天文台该项研究展示了利用类星体OH吸收线系统研究暗分子气体的潜力,明确了OH的一个重要性质既其温度接近宇宙微波背景。目前,后续、更大规模的类似研究已经进入FAST和SKA的相关科学规划。在未来的5至10年,借助大型新设备和系统新方法,相关研究将对银河系物质成分,特别是分子气体的总含量进行精确测算,加深对恒星形成过程的理解。

相关研究成果发表在《天体物理学杂志增刊》上。

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三张典型星际介质的谱线集。左,冷原子气体;中,暗气体;右,分子气体。暗气体的特征是有原子和分子的类星体吸收,没有一氧化碳发射。

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