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上海天文臺研究人員精確測量銀河系中塵埃分布的尺度
2018-04-08 | 編輯: | 【】【打印】【關閉

  銀河是夜空中最壯美的景觀。在銀河繁星中,存在一些肉眼可見的“黑色星云”(圖1)。這些“黑云”由恒星之外的中性氣體和固體顆粒所構成,是新一代恒星的誕生地。這些固體顆粒被通稱為星際塵埃。 

1:夜空中的銀河,其中的“黑色星云”即為星際塵埃所在

  星際塵埃主要產生于恒星演化的后期階段,它們吸收紫外和可見光波段的能量(形成黑云),并在紅外波段發射。塵埃不僅有利于星際中的氣體冷卻以形成下一代恒星,更可以說是行星以及生命形成的基礎“磚塊”。雖然星際塵埃占據星系總質量的比例一般還不到千分之一, 但是其在星系、恒星以及行星系統的形成和演化當中都起著關鍵性作用。 

  塵埃在星系中的空間分布情況可以提供星系結構和演化的重要信息。通過對河外星系的觀測發現,塵埃在和銀河系相似的盤狀星系中大量存在,而且同樣形成一個顯著的盤狀結構。一般來說,相比于恒星構成的盤來說,塵埃盤顯得在徑向上更延展、在厚度上更薄。圖2中給出的是著名的草帽星系(M104)的圖像,可以清晰的看出上述特征。 

2:哈勃太空望遠鏡拍攝的“草帽星系”(M104

  與可直接觀測整體結構的河外星系不同的是,由于身處銀河當中,雖然銀河系中的塵埃幾乎是肉眼“可見”,但卻很難一窺其整體結構的真面目。近日,利用郭守敬望遠鏡銀河系巡天得到的海量恒星光譜數據,中國科學院上海天文臺的一組科研人員對銀河系中塵埃成分的結構進行了精確的測量,并給出了目前為止最為精確的銀河系塵埃整體分布的尺度。目前該工作已被天文學國際核心期刊《天體物理雜志》(ApJ)所正式接收。 

  在郭守敬望遠鏡開始對銀河系中的恒星進行巡天觀測后,原北京大學劉曉為教授領導的一個研究團組對該巡天獲取的恒星光譜進行了細致分析,并給出了巡天數據中每一顆恒星在視線方向上由于塵埃所造成的消光數值。上海天文臺的博士研究生李林林在導師沈世銀研究員的指導下,利用這些海量的(超過六百萬顆)恒星消光數據,對銀河系中塵埃的整體空間分布進行了模型構建。 

  研究表明,在扣除太陽附近的兩個較為顯著的子結構后,銀河系中塵埃的整體分布可以用一個密度在徑向和垂向上都呈指數下降的盤狀結構來很好地描述。這個塵埃構成的盤的標長達1萬光年,而標高僅為330光年[i]。和同樣基于郭守敬望遠鏡巡天數據得到的銀河系的恒星盤的結構參數相比,銀河系的塵埃盤同樣是在徑向尺度上更延展,在垂向上更薄。也就是說,如果離銀河系足夠遠,在特定的角度上,我們看到的銀河系將和草帽星系非常相似。(銀河系中的塵埃分布是延展的,沒有一個明顯的邊界。標高和標長是尺度分布的一種數學描述,表示的是每經過一個標長或者標高,塵埃的密度下降約2.72倍。) 

  中科院上海天文臺副臺長,該研究工作的第三作者,侯金良研究員這樣評價:在對銀河系塵埃整體分布的測量上,該研究工作達到的精度是前所未有的,這很大程度上要歸因于郭守敬望遠鏡所提供的海量數據。科學上,該研究工作詳細對比了銀河系中塵埃和其它成分空間分布的異同,并探討了其物理機制。就塵埃分布上來說,銀河系和其它盤狀星系非常相似,這進一步說明銀河系在宇宙中不是特殊的。 

  科研文章鏈接:https://arxiv.org/abs/1803.10540 

  科學聯系人: 

  沈世銀,中國科學院上海天文臺,[email protected] 

  李林林,中國科學院上海天文臺,[email protected] 

  新聞聯系人: 

  左文文,中國科學院上海天文臺,[email protected] 

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