今年10月，中国科学院国家天文台利用中国天眼500米口径球面射电望远镜（以下简称FAST）探测到了宇宙中目前已知最大的原子气体结构。该成果于北京时间2022年10月19日23点在国际学术期刊《自然》杂志上发表〔1〕，媒体报道都强调其预示着宇宙中可能存在更多这样大尺度的低密度原子气体结构，但这还远远不足以说明这项研究的意义。 为此，科普中国特别邀请论文第二作者程诚老师执笔，带来独家深入解读。 天文学家到底干了什么？ 这项成果简单来说，就是我们课题组用FAST看到了一朵云，很大的一朵云。这朵云是一个大约两百万光年尺寸的中性氢气体结构，比我们所在的银河系大二十多倍。 从左上角顺时针方向分别为：NGC7320、NGC7319、NGC7318（a和b）、NGC7317。图片来源：esahubble。org 大，还不是这一发现激动人心的主要原因。天文学界更感兴趣的是，这朵云的发现，将帮助我们人类进一步理解一个非常重要的星系群的星系并合历史。 这个星系群叫做斯蒂芬五重星系，是1877年被法国天文学家爱德华斯蒂芬（douardStephan）用80厘米口径望远镜发现的、由5个亮星系和附近的一些矮星系组成的致密星系群，其名字中的五重就是指最初观测到的5个亮星系。不过，后续观测发现，这5个亮星系中的NGC7320是前景星系，斯蒂芬五重星系的星系群实际上主要由NGC7319，NGC7318b，NGC7318a，NGC7317这4个亮星系组成。 其中，NGC7318b正在以大约1000kms的速度撞入此前存在的星系群际介质中，后者是由于星系群中其它星系相互碰撞而产生的。也就是说，在斯蒂芬五重星系存在着复杂的星系相互作用，以及由此引发的一系列观测现象，比如大尺度的激波、星系群际介质恒星形成、长潮汐尾上的恒星形成、活动星系核外流等等。 由于斯蒂芬五重星系中的相互作用非常热闹，它自发现以来就一直就成了最受关注的星系群，是研究星系碰撞、并合、星系际介质、潮汐等过程的重要样本。 在星系群相关研究中，一个非常重要的问题是这些星系的相互作用历史，也就是星系并合历史。但是，因为斯蒂芬五重星系的相互作用比较复杂，不同课题组的数值模拟结果不尽相同，且都无法解释现有的全部观测结果。 因此，此次借助FAST对斯蒂芬五重星系天区展开的中性氢分布观测就非常重要了中性氢是最轻的原子和最常见的重子物质，可能会在星系并合早期就被剥离到星系群外围，了解星系群中的中性氢分布，尤其是弥散在星系群外围区域的中性氢观测数据，将非常有助于约束现有的并合历史模型。 FAST只用22。4小时完成观测 斯蒂芬五重星系这一天区曾被阿雷西博射电望远镜、绿岸射电望远镜、甚大阵做过大约四次射电观测，这些观测都只探测到星系群中心约70平方角分区域中的几个大质量星系附近的氢原子分布，观测数据主要用于研究星系群中的中性氢辐射，数据的灵敏度不足以探测到更延展的中性氢辐射。 我们课题组申请并得到了FAST的观测时间，对斯蒂芬五重星系方向约700平方角分天区做了中性氢观测，足以覆盖到星系群中更外围的区域和星系群附近的一些矮星系。 FAST的灵敏度很高，而且这种单口径射电望远镜非常适合探测这种弥散的中性氢气体。FAST的十九波束接收机覆盖的天区面积也大，一次观测就能得到19个位置的数据，因此FAST可以以很高的观测效率和灵敏度探测这一天区的中性氢辐射，是非常适合这一课题的望远镜。 在2021年秋天，我们只用了22。4个小时就完成了这一天区304个位置的射电观测，也成功探测到这朵巨大而且稀薄的氢原子气体。 大尺度的背后，这些问题更重要 我们观测到的这朵云很稀薄，而如此稀薄的中性氢很可能会被宇宙的紫外背景辐射电离，因此这种弥散的中性氢结构是很难长期存在的。于是，从理论的角度来说，我们观测到的这团气体是如何产生的，和斯蒂芬五重星系的关联是什么，这些气体以后会如何演化，是不是星系群形成的时候经常会产生类似的原子气体结构，都是很值得仔细探讨的问题。 而从观测的角度来说，这种大尺寸的中性氢气体系统有多少，是不是更容易出现在致密星系群附近，会不会在其它天体系统附近出现，也都是可以借助FAST超高的灵敏度和观测效率来继续研究的课题。我们也在尝试以类似的灵敏度观测一些近邻星系，期望探测到更多类似的现象。 拿我们这篇文章的几位欧洲合作者来举例，他们有针对斯蒂芬五重星系的丰富的数值模拟经验，然而他们此前的数值模拟并没有考虑原子气体和气体的电离、复合过程。所以，现在欧洲团队正在努力从数值模拟的角度，结合这次新的观测数据来还原这些星系的并合历史。 同时，我们课题组现有的中性氢数据也探测到了这个星系群附近的几个矮星系的中性氢辐射。在2021年底，我们还曾借助丽江两米四光学望远镜，成功认证了一个距离星系群约80万光年远的星系光谱红移。正是结合了过往和当前的研究，我们才能在本次在《自然》杂志上发表的文章中讨论中性氢结构的起源。 今年我们又申请得到了一些丽江两米四光学望远镜的光谱观测时间，希望能结合矮星系的光学和射电观测数据来限制星系群附近的卫星星系的恒星形成历史，理解矮星系在星系群演化中的作用。 总而言之，在《自然》杂志发表成果还只是开始。未来，这朵云可以启发我们对宇宙里的天体起源等课题做更深入的研究和思考，FAST的高灵敏度也给我们带来更广阔的窗口来探索宇宙中更弥散的中性氢辐射。让我们一同期待。 参考文献： 〔1〕Xu，C。K。，Cheng，C。，Appleton，P。N。etal。A0。6MpcHIstructureassociatedwithStephan’sQuintet。Nature610，461466（2022）。https：doi。org10。1038s4158602205206x 作者程诚中国科学院南美天文研究中心副研究员 审核韩文标中科院上海天文台研究员
清朝的回避制很严格，江苏人李卫不可能在江苏做官？导语：我们现在找工作面试的时候经常会提前筛选是否有直系亲属，如有直系亲属在同一个单位便会被要求退出或者填选其它的单位，避免出现不公平和拉帮结派的现象出现，来保证选人的公平公正性……库兹马339末节发威奇才擒火箭获4连胜！申京211110NBA常规赛1月26日继续进行，本场比赛波尔津吉斯和小波特都继续缺阵。同时奇才新援纳恩上演首秀！最终，奇才以108103战胜火箭，奇才获得4连胜。首节开始，火箭连续篮下打……杨振宁我曾与爱因斯坦交流过90分钟，可惜没有获得任何智慧2000年，《自然》杂志评选出了人类史上最伟大的20位科学家，其中排在第18位的就是杨振宁，而他也是至今为止，这20位中唯一在世的一位。杨振宁之所以能够获得此项殊荣，不仅仅是因……东魏西魏哪一个汉化水平更高？与其比较东魏和西魏，倒不如直接比较北齐和北周。毕竟东魏和西魏都是傀儡政权，而且存在时间太短了。北魏末代皇帝元修被高欢扶持上台以后，发现高欢就是曹操的翻版有没有？不甘心做傀……国军将领被执行枪决，叶帅亲自下令他是英雄，枪下留人！他是谁1949年10月，广州解放。领导广州战役胜利、新任广州省政府主席的叶剑英亲笔写了一封信，让人尽快送往香港。收信的是一个叫莫雄的人。实际上，叶剑英之后又接连写了几封信，目的……晚清老照片丫鬟贴身服侍女主人，大夫徒手掰开病人的嘴拔牙不知道您是不是喜欢阅读历史？我们需要不断前进，也需要回头看看来时的路。认识过去，能让我们走得更远。小编搜集整理了10张老照片，一起走进新旧交替的晚清社会，了解那些早已被遗忘的细……1988年，一张喜报揭开60岁蚕桑老人的身份，他是抗美援朝一在国内，有不少追韩国明星的年轻人，相信他们对韩国男子演唱组合防弹少年团并不陌生，这个组合因促进韩美关系于2020年获得过范佛里特奖，当时国内许多防弹少年团的粉丝为其欢呼，不得不……邓颖超去世29周年，一生一世一双人，这是周恩来邓颖超的爱情故春天到了，百花竞放，西花厅的海棠花又盛开了，看花的主人已经走了，走了十二年了，离开了我们，他不再回来了。你不是喜欢海棠花吗？解放初期，你偶然看到这个海棠花盛开的院落，就爱上了海……丝滑切换播放暂停功能，BeatsFlex耳机体验大部分人听歌就讲究的一个氛围感，如果手上有什么事情需要暂停播放，这时还要去操控手机，我觉得可太麻烦了，但是使用BeatsFlex耳机完全不会有这样的烦恼，巧妙的磁吸耳塞设计，自……徐积锴徐志摩张幼仪之子，称母亲不讨厌林徽因，同情陆小曼徐志摩长孙徐善曾及其妻女拜谒徐志摩墓1980年，张幼仪已经80岁的高龄了，但她身体硬朗，依旧在笔纸间忙碌着，在撰写回忆录《小脚与西服》。回忆起她与徐志摩曾经的点点滴……湿气太重该怎么祛湿？夏季是祛湿的最佳时机，湿气一除，百病全无中医讲，长夏之季的主气为湿！夏季，一年中湿气最重的日子已经到了！晚上睡眠越来越差，还打呼噜，早上起床后，刷牙干呕、舌苔厚腻，上个厕所，发现小便黄赤，大便溏薄，每天都提不起……假期还剩一周，德西利奥与女友来到秘鲁马丘比丘景色叹为观止直播吧7月3日讯尤文图斯将在7月4日开始集结，开始夏训工作。一些在赛季结束后有国家队比赛任务的球员将在7月10日归队，德西利奥也在享受着他最后一周的假期生活。德西利奥现在……