ALMA对NGC 253的观测揭示了星爆星系的分子多样性和恒星形成演化过程

ALMA对NGC 253的观测揭示了星爆星系的分子多样性和恒星形成演化过程 由欧洲南方天文台/ALMA 联合天文台的塞尔吉奥-马丁（Sergio Martin）、日本国家天文台的原田七濑（Nanase Harada）和美国国家射电天文台的杰夫-曼格姆（Jeff Mangum）领导的研究小组利用 ALMA（阿塔卡马大毫米波/亚毫米波阵列）观测了一个名为 NGC 253 的星系的中心。NGC 253位于雕刻星系方向大约1000万光年之外。NGC 253是星爆星系的一个例子，在这个星系中，许多新恒星正在迅速形成。导致星爆发生的因素至今仍不十分清楚。不同颜色代表分子气体（蓝色）、休克区（红色）、相对高密度区（橙色）、年轻星爆（黄色）、成熟星爆（洋红色）以及受宇宙射线电离影响的分子气体（青色）的分布。资料来源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Harada et al.恒星的诞生、演化和死亡会改变周围气体的分子组成。ALMA 的高灵敏度和高分辨率使天文学家能够确定表明恒星生命周期各个阶段的分子位置。这项名为ALCHEMI（ALMA全面高分辨率河外星系分子清单）的观测发现，高密度分子气体很可能正在促进这个星系中恒星的形成。NGC 253中心的高密度气体数量比银河系中心的高出10倍以上，这可以解释为什么NGC 253形成恒星的效率要高出30倍左右。ALCHEMI 勘测还提供了一个包含 44 种分子的图集，比之前在银河系外的研究中提供的数量翻了一番。通过对该图集应用机器学习技术，研究人员能够确定哪些分子是追溯恒星形成过程从开始到结束的最佳路标。这些知识将有助于规划未来的ALMA观测。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

极速宇宙风：最新天文研究解释黑洞如何推动星系演化

极速宇宙风：最新天文研究解释黑洞如何推动星系演化 类星体风（浅蓝色）从超大质量黑洞周围的吸积盘（橘红色）上发射出来的艺术家印象图。图片来源：NASA/CXC/M.Weiss, Catherine Grier and the SDSS collaboration宇宙动力学：星系中的气体加速一个遥远星系中的气体云正被星系中心的超大质量黑洞发出的爆炸性辐射以每秒超过10000英里的速度越来越快地推向邻近的恒星。这一发现有助于阐明活动黑洞是如何通过刺激或扼杀新恒星的发展来不断塑造星系的。威斯康星大学麦迪逊分校天文学教授凯瑟琳-格里尔（Catherine Grier）和应届毕业生罗伯特-惠特利（Robert Wheatley）领导的研究小组利用多年来从类星体（一种特别明亮和湍流的黑洞，位于数十亿光年外的宝瓶座）收集的数据揭示了这种加速气体。他们在麦迪逊举行的美国天文学会第244次会议上展示了他们的发现。科学家认为黑洞位于大多数星系的中心。类星体是一种超大质量黑洞，周围环绕着被黑洞巨大引力拉入的物质盘。类星体风（浅蓝色）从超大质量黑洞周围的吸积盘（橘红色）上发射出来的图像。右侧插图是来自类星体 SBS 1408+544 的两个光谱，显示了吸收光的左移，揭示了类星体风推动气体加速的过程。资料来源：NASA/CXC/M.Weiss, Catherine Grier and the SDSS collaboration类星体照明机制"圆盘中的物质一直在向黑洞坠落，这种拉扯的摩擦力会加热圆盘，使它变得非常非常热，非常非常亮，"格里尔说。"这些类星体真的很亮，由于从圆盘内部到远处的温度范围很大，它们的辐射几乎覆盖了所有的电磁波谱"。明亮的光线使类星体几乎和宇宙一样古老（多达 130 亿光年之远），其辐射范围之广使其对天文学家探测早期宇宙特别有用。类星体 SBS 1408+544 的图像，十字准线中心的蓝点。图片来源：Jordan Raddick 和 SDSS 合作小组黑洞风的观测启示研究人员利用斯隆数字巡天计划（Sloan Digital Sky Survey）现在称为"黑洞映射器混响绘图项目"（Black Hole Mapper Reverberation Mapping Project）的一项计划收集到的八年多来对一颗名为 SBS 1408+544 的类星体的观测数据进行了研究。他们通过发现类星体中消失的光被气体吸收的光来追踪由气态碳组成的风。但是，SBS 1408+544 的光影并没有在光谱中表示碳的正确位置被吸收，而是随着每一次对 SBS 1408+544 的观察，光影都会偏离原点更远。惠特利说："这种变化告诉我们，气体正在快速移动，而且速度一直在加快。风在加速，因为它受到从吸积盘上喷出的辐射的推动。"包括格里尔在内的科学家曾表示，他们以前观测到过来自黑洞吸积盘的加速风，但这一说法尚未得到更多观测数据的支持。新的结果来自近十年来对SBS 1408+544进行的约130次观测，这使得研究小组能够以极高的置信度确定速度的增加。黑洞风对银河系演化的影响天文学家对从类星体中挤出气体的风很感兴趣，因为这可能是超大质量黑洞影响其周围星系演化的一种方式。惠特利说："如果它们的能量足够大，风可能会一直吹到宿主星系，在那里它们可能会产生重大影响。"根据不同的情况，类星体的风可以提供压力，将气体挤压在一起，加速宿主星系中恒星的诞生。或者，它可能会冲走这些燃料，阻止潜在恒星的形成。"超大质量黑洞很大，但与它们所在的星系相比真的很小，"格里尔说，他的工作得到了美国国家科学基金会的支持。"但这并不意味着它们不能相互'对话'，这是一个黑洞与另一个黑洞对话的一种方式，我们在模拟这类黑洞的影响时必须考虑到这一点"。关于 SBS 1408+544 的研究报告于 6 月 11 日发表在《天体物理学报》上。 ... PC版： 手机版：

星爆奇观：哈勃对遥远星系核心恒星形成的罕见一瞥

星爆奇观：哈勃对遥远星系核心恒星形成的罕见一瞥 哈勃太空望远镜的高级巡天照相机利用其高分辨率通道拍摄到了这幅NGC 5253星系的详细图像。图片来源：欧空局/哈勃和美国国家航空航天局，W. D. Vacca宽视场通道（WFC），正如它的名字和 ACS 的名字一样，用于勘测遥远而微弱的星系的宽视场，包括著名的哈勃超深视场，而太阳盲通道则通过遮挡阳光来观测木星等行星发出的紫外线。这两个频道目前仍在运行。HRC 是第三个通道，旨在近距离、极其细致地观察天体中心，如星系中心、星团和恒星形成区。它的高分辨率使天文学家能够在一小块区域内分辨出许多恒星，从而深入研究密集区域。NGC 5253 是一个星爆星系，其中充满了非同寻常的星团和不断形成的恒星，是使用 HRC 进行 ACS 分析的完美目标。这张照片详细显示了星系的核心，超级星团就潜伏在黑暗的尘埃云中。这里可以看到银河系更广阔的景象。从安装 ACS 到 2007 年电子故障导致其脱机，HRC 只运行了大约五年。在2009年哈勃最后一次维修任务中，ACS得到了部分修复，但HRC却无法恢复。因此，像这样近距离、高分辨率的星系核心图像非常罕见。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

巨型星系爆炸高分辨率地图揭示宇宙污染的动力学

巨型星系爆炸高分辨率地图揭示宇宙污染的动力学 NGC 4383星系正在奇异地演变。气体正以每秒超过 200 公里的速度从它的核心流出。这种神秘的气体喷发有一个独特的原因：恒星形成。资料来源：ESO/A.Watts et al.研究人员 Adam Watts 博士和 Barbara Catinella 教授讨论太空中的发现和气体污染问题。资料来源：ICRAR主要作者、西澳大利亚大学国际射电天文研究中心（ICRAR）的亚当-沃茨（Adam Watts）博士说，外流是银河系中心区域强大恒星爆炸的结果，可能会喷射出大量的氢和更重的元素。喷射出的气体质量相当于 5000 多万个太阳。瓦茨博士说："由于外流很难被探测到，因此人们对外流的物理特性知之甚少。喷射出的气体中含有相当丰富的重元素，这为我们提供了一个独特的视角，观察流出气体中氢和金属之间复杂的混合过程。在这种特殊情况下，我们检测到了氧、氮、硫和许多其他化学元素"。气体外流对于调节星系形成恒星的速度和持续时间至关重要。这些爆炸喷出的气体会污染星系内恒星之间的空间，甚至星系之间的空间，并可能永远漂浮在星系间介质中。高分辨率地图是利用MAUVE 勘测的数据绘制的，ICRAR 的研究人员 Barbara Catinella 教授和 Luca Cortese 教授是这项研究的共同作者。这次观测使用了位于智利北部的欧洲南方天文台甚大望远镜上的MUSE积分场摄谱仪。安装在智利甚大望远镜（VLT）上的 MUSE 仪器。资料来源：A. Tudorica/ESOCatinella 教授说："我们设计 MAUVE 的目的是研究气体外流等物理过程如何帮助阻止星系中恒星的形成。NGC 4383 是我们的第一个目标，因为我们怀疑有非常有趣的事情正在发生，但数据超出了我们的预期。我们希望，未来 MAUVE 的观测能以精致的细节揭示气体外流在局部宇宙中的重要性"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

哈勃揭示隐藏着恒星形成奥秘的螺旋星系NGC 3059

哈勃揭示隐藏着恒星形成奥秘的螺旋星系NGC 3059 这幅图像中的条状螺旋星系 NGC 3059 位于距离地球 5700 万光年的地方，是利用哈勃太空望远镜的数据和各种滤光片（包括窄带 H-α 滤光片）拍摄的。这种特殊的滤光片通过分离 656.46 纳米波长的 H-α 发射，是识别恒星形成区域的关键，而 H-α 发射是恒星形成过程的一个重要指标。资料来源：欧空局/哈勃和美国国家航空航天局，D. Thilker哈勃于 2024 年 5 月收集了用于合成这张图片的数据，这是一项研究多个星系的观测计划的一部分。所有的观测都使用了相同范围的滤光片：部分透明的材料，只允许非常特定波长的光线通过。滤光片在观测天文学中应用广泛，可以校准成允许极窄或较宽范围的光线通过。从科学的角度来看，窄带滤光片非常宝贵，因为某些波长的光与特定的物理和化学过程有关。例如，在特定条件下，氢原子会发出波长为 656.46 纳米的红光。这种波长的红光被称为 H-α 发射或"H-α 线"。它对天文学家非常有用，因为它的存在可以作为某些物理过程和条件的指标；例如，它通常是新恒星形成的预兆。因此，经校准允许 H-α 发射通过的窄带滤光片可用于识别恒星正在形成的空间区域。这幅图像就使用了这种滤光镜，即被称为 F657N 或 H-α 滤光镜的窄带滤光镜。F 代表滤波器，N 代表窄。数值指的是滤光片允许通过的峰值波长（以纳米为单位）。眼尖的朋友可能已经注意到，657 非常接近 656.46 H-α 线的波长。使用其他五个滤光片收集的数据也为这幅图像做出了贡献，所有这些滤光片都是宽带滤光片；这意味着它们允许更宽波长范围的光通过。这对于识别极其特殊的光线（如 H-α 线）作用不大，但仍能让天文学家探索电磁波谱中相对特殊的部分。此外，将多个滤光片的信息汇总在一起，还可以制作出像这样美丽的图像。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

MIT天文学家从早期类星体中捕捉到难以捉摸的星光

MIT天文学家从早期类星体中捕捉到难以捉摸的星光 类星体是活动星系炽热明亮的中心，其核心是一个贪得无厌的超大质量黑洞。大多数星系都有一个中心黑洞，它可能会不时地捕食气体和恒星碎片，当物质向黑洞涌入时，就会以发光环的形式产生短暂的爆发光。相比之下，类星体的运行规模则不同。它们可以在更长的时间内消耗大量物质，产生极其明亮和持久的光环事实上，类星体是宇宙中最亮的天体之一。由于类星体非常明亮，所以它们的光芒要比所在星系的其他部分更加耀眼。但是，麻省理工学院的研究小组首次观测到了三颗古老类星体的宿主星系中恒星发出的微弱得多的光。根据这种难以捉摸的恒星光，研究人员估算出了每个宿主星系的质量与其中心超大质量黑洞的质量。他们发现，与现代类星体相比，这些类星体的中央黑洞相对于其宿主星系的质量要大得多。詹姆斯-韦伯望远镜拍摄的照片显示了红色圈内的 J0148 类星体。两个插页上显示的是中心黑洞，下显示的是宿主星系的恒星辐射。图片来源：研究人员提供；美国宇航局最近发表在《天体物理学杂志》上的这一发现，可能会揭示出最早的超大质量黑洞是如何在相对较短的宇宙时间内成长为如此巨大的黑洞的。特别是，与现代黑洞相比，那些最早的怪物黑洞可能是从质量更大的"种子"中萌发出来的。"宇宙诞生后，出现了一些种子黑洞，然后吞噬物质，在很短的时间内成长起来，"研究报告的作者、麻省理工学院卡弗里天体物理学和空间研究所博士后岳明浩说。"其中一个最大的问题就是要了解这些怪物黑洞是如何长得如此之大、如此之快的。""这些黑洞的质量是太阳的数十亿倍，而此时宇宙还处于萌芽阶段，"研究报告的作者、麻省理工学院物理学助理教授安娜-克里斯蒂娜-艾勒斯说。"我们的研究结果意味着，在宇宙早期，超大质量黑洞可能比它们的宿主星系更早获得质量，最初的黑洞种子可能比今天的质量更大。"Eilers和Yue的合著者包括麻省理工学院卡弗里主任罗伯特-西姆科（Robert Simcoe）、麻省理工学院哈勃研究员和博士后罗汉-奈杜（Rohan Naidu），以及瑞士、奥地利、日本和北卡罗来纳州立大学的合作者。自 20 世纪 60 年代天文学家首次发现类星体以来，类星体的极高亮度就显而易见了。当时他们假设类星体的光来自一个类似恒星的"点光源"。科学家将这些天体命名为"类星体"，是"准恒星"的谐音。自首次观测以来，科学家们已经意识到类星体实际上并非源自恒星，而是由位于星系中心的强大而持久的超大质量黑洞吸积产生的。要把类星体中央黑洞发出的光与宿主星系恒星发出的光分离开来，是一项极具挑战性的工作。这项任务有点像分辨中央巨大探照灯周围的一大片萤火虫。但近年来，随着美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的发射，天文学家们有了更好的机会来完成这项任务。JWST能够窥探到更久远的时间，其灵敏度和分辨率也比现有的任何天文台都要高得多。在他们的新研究中，Yue 和 Eilers 利用 JWST 的专用时间观测了六颗已知的古老类星体，从 2022 年秋天到第二年春天间歇性地进行观测。研究小组总共对这六个遥远的天体进行了 120 多个小时的观测。"类星体的亮度要比它的宿主星系高出几个数量级。而以前的图像不够清晰，无法分辨宿主星系及其所有恒星的样子，"Yue 说。"现在，通过非常仔细地模拟 JWST 对这些类星体的更清晰的图像，我们第一次能够揭示这些恒星发出的光。"研究小组评估了 JWST 收集的六颗遥远类星体的成像数据，他们估计这六颗类星体的年龄约为 130 亿年。这些数据包括每个类星体不同波长光线的测量值。研究人员将这些数据输入到一个模型中，该模型可以计算出这些光中有多少可能来自一个紧凑的"点光源"，比如中央黑洞的吸积盘，而有多少可能来自一个更加弥散的光源，比如来自宿主星系周围散射恒星的光。通过这种建模，研究小组将每颗类星体的光分成两部分：来自中央黑洞发光盘的光和来自宿主星系较分散恒星的光。这两种光源的光量反映了它们的总质量。研究人员估计，对于这些类星体来说，中心黑洞的质量与宿主星系的质量之比约为 1:10。他们意识到，这与今天1:1,000的质量平衡形成了鲜明对比，在这种情况下，新近形成的黑洞与其宿主星系相比质量要小得多。"这告诉了我们一些关于什么最先生长的信息：是黑洞先生长，然后星系跟上？还是星系及其恒星首先生长，它们主导并调节黑洞的生长？"埃勒斯解释道。"我们看到，早期宇宙中的黑洞似乎比其宿主星系生长得更快。这初步证明，最初的黑洞种子当时可能质量更大。"Yue补充说："在最初的10亿年里，一定有某种机制使黑洞比宿主星系更早获得质量。这是我们看到的第一个证据，令人兴奋"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：