國(guó)家天文臺(tái)利用中國(guó)天眼FAST揭示銀河系星際介質(zhì)前所未見(jiàn)的細(xì)節(jié)
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FAST揭示的銀河星際氫原子氣體分布圖（速度區(qū)間-150 km/s到+150 km/s的累積）
國(guó)家天文臺(tái)韓金林研究員領(lǐng)導(dǎo)的“王綬琯巡天突擊隊(duì)”
《中國(guó)科學(xué)：物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》專題封面
（神秘的地球uux.cn）據(jù)EurekAlert!：近日，國(guó)家天文臺(tái)韓金林研究員領(lǐng)導(dǎo)的天文臺(tái)利“王綬琯巡天突擊隊(duì)”利用中國(guó)天眼（FAST）揭示了銀河系星際介質(zhì)前所未見(jiàn)的細(xì)節(jié)。他們?cè)谒褜ゃy河系內(nèi)脈沖星的用中眼廣州外圍（外圍美女）外圍上門（電話微信199-7144-9724）真實(shí)上門外圍上門外圍女快速安排30分鐘到達(dá)過(guò)程中，同步記錄了星際介質(zhì)的揭介質(zhì)節(jié)譜線數(shù)據(jù)，揭示出銀河系中性氫氣體的河系精致結(jié)構(gòu)和電離氣體的彌漫特征。他們還測(cè)量大量暗弱脈沖星的星際法拉第效應(yīng)，顯現(xiàn)出銀河系內(nèi)大范圍的國(guó)家國(guó)天磁場(chǎng)特征；新證認(rèn)出兩例超新星爆炸的遺跡。這些研究結(jié)果對(duì)理解銀河系內(nèi)的天文臺(tái)利星際生態(tài)循環(huán)有重要意義。系列論文于2022年12月10日作為特別專題發(fā)表在我國(guó)的用中眼綜合國(guó)際期刊《中國(guó)科學(xué)：物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》（英文版，簡(jiǎn)稱SCPMA）上。揭介質(zhì)節(jié)
璀璨群星聚集夜空，河系廣州外圍（外圍美女）外圍上門（電話微信199-7144-9724）真實(shí)上門外圍上門外圍女快速安排30分鐘到達(dá)形成了一條橫亙蒼穹的星際銀河。作為人類在浩瀚宇宙中的國(guó)家國(guó)天家園，銀河系的天文臺(tái)利結(jié)構(gòu)和組成依然有很多謎團(tuán)。銀河內(nèi)千億恒星之間的用中眼廣袤星際空間并非虛無(wú)，而是充滿了稀薄的星際介質(zhì)。其中彌漫分布的氫原子氣體輻射出頻率為1420 MHz的譜線；稠密氫原子匯聚冷卻，形成氫分子云團(tuán)，在高密度云團(tuán)核心中孕育出新一代恒星；新生的明亮恒星能電離周圍氣體。恒星由生到死、不斷演化，其中一些最終爆炸成為超新星，產(chǎn)生超新星遺跡和脈沖星。爆炸激波能壓縮星際空間的氣體，將電子加速到接近光速。這些高速電子在星際磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，輻射微弱的無(wú)線電波。銀河系星際介質(zhì)隱藏了恒星生生死死的奧秘，一直是天文學(xué)家不斷探索的目標(biāo)。
我國(guó)建造的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）是目前世界上靈敏度最高的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，因?yàn)榕鋫淞烁哽`敏度的L波段19波束制冷接收機(jī)，使它成為發(fā)現(xiàn)脈沖星、研究銀河系星際介質(zhì)的利器。為發(fā)揚(yáng)已故老科學(xué)家王綬琯院士的勇于探索的科學(xué)精神，國(guó)家天文臺(tái)授旗韓金林領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)組為“王綬琯巡天突擊隊(duì)”。他們2019年巧妙設(shè)計(jì)并啟動(dòng)了銀道面脈沖星快照（GPPS）巡天，至今不到三年時(shí)間，已發(fā)現(xiàn)500多顆脈沖星，亮度比之前的暗弱一個(gè)量級(jí)。他們?cè)谒褜っ}沖星的同時(shí)，順帶同步記錄了星際氣體輻射的譜線數(shù)據(jù)，兼具高靈敏度、高頻譜分辨率、高空間分辨率的特征，是研究銀河系結(jié)構(gòu)和星際生態(tài)循環(huán)極其寶貴的資源。該團(tuán)隊(duì)最近完成了第一批GPPS巡天譜線數(shù)據(jù)的處理，發(fā)布了銀河系星際空間原子氣體、電離氣體、磁場(chǎng)以及無(wú)線電輻射的最新研究結(jié)果。
在第一次數(shù)據(jù)釋放中，F(xiàn)AST探測(cè)了銀經(jīng)33°至55°，銀緯±2°之間共88平方度天區(qū)的中性氫原子氣體的天空分布圖。雖然精細(xì)校準(zhǔn)還在進(jìn)行之中，初步結(jié)果已經(jīng)是國(guó)際上迄今為止靈敏度最高的氫原子氣體探測(cè)，展示了氫原子氣體分布前所未有的細(xì)節(jié)特征，甚至探測(cè)到距離銀河系中心6萬(wàn)光年之外、其他望遠(yuǎn)鏡都看不清的小小云團(tuán)，為銀河系的氣體動(dòng)力學(xué)研究和旋臂結(jié)構(gòu)等前沿課題提供高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)集。澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)、美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)名譽(yù)教授John M. Dickey在新聞透視專欄寫(xiě)道：“GPPS巡天譜線測(cè)量在角分辨率和靈敏度上的提高令人印象深刻”，“第一篇論文的發(fā)表是一個(gè)具有里程碑意義的成就，值得慶祝和國(guó)際關(guān)注”。
星際空間電離氣體是銀河系中最后一個(gè)尚未深究的主要組分。該團(tuán)隊(duì)處理了GPPS巡天順帶譜線數(shù)據(jù)中的氫原子復(fù)合線，得到了與氫原子同一天區(qū)銀河系星際空間的電離氣體的分布，揭示了由明亮恒星電離的高亮度區(qū)域和未知來(lái)源的彌漫氣體，結(jié)構(gòu)相當(dāng)豐富，為銀河系內(nèi)氣體的生態(tài)循環(huán)和恒星形成研究提供了不可或缺的難得數(shù)據(jù)集。美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)Dana S. Balser 研究員在同期新聞透視專欄評(píng)論道，“這是迄今為止探測(cè)靈敏度最高的射電復(fù)合線巡天，因?yàn)榫哂凶銐蚋叩目臻g分辨率，可以將彌漫的電離氣體成分與HII區(qū)分辨開(kāi)...對(duì)彌漫氣體而言，F(xiàn)AST這樣的大望遠(yuǎn)鏡可以做最佳探測(cè)”。
銀河系星際介質(zhì)中，磁場(chǎng)彌漫于整個(gè)星系，極難測(cè)量和研究。該團(tuán)隊(duì)依靠FAST的靈敏度優(yōu)勢(shì)，新測(cè)量了134顆銀暈暗弱脈沖星的偏振和法拉第效應(yīng)，研究出銀暈磁場(chǎng)強(qiáng)度約為2微高斯。利用新測(cè)量的銀盤(pán)脈沖星的法拉第效應(yīng)數(shù)據(jù)，還得到了銀河更遙遠(yuǎn)區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)方向反轉(zhuǎn)的證據(jù)。沒(méi)有FAST，很難開(kāi)展如此大范圍的星際磁場(chǎng)探測(cè)。
作為FAST對(duì)星際無(wú)線電連續(xù)譜輻射特征的探測(cè)試驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)利用FAST對(duì)5°× 7°天區(qū)進(jìn)行了掃描成像。結(jié)果確認(rèn)了兩個(gè)大的暗弱無(wú)線電輻射結(jié)構(gòu)（G203.1+6.6 和G206.7+5.9）是超新星爆炸產(chǎn)生的殼層遺跡，其中一個(gè)距離太陽(yáng)很近，僅有約1400光年。到目前為止，人類已知的超新星遺跡僅僅只有300多個(gè)。
專題主編上海交通大學(xué)景益鵬院士在編者按中表示：“高靈敏度FAST觀測(cè)揭示了銀河系前所未有的細(xì)節(jié)。所發(fā)表的中性氫和電離氫數(shù)據(jù)庫(kù)可以用于探索銀河系星際氣體的許多特征，為世界范圍內(nèi)的天文學(xué)家提供寶貴的數(shù)據(jù)資源”。目前，韓金林研究員領(lǐng)導(dǎo)的“王綬琯巡天突擊隊(duì)”仍在努力巡測(cè)FAST可見(jiàn)的銀河區(qū)域，最終完成銀河2900平方度區(qū)域的高清探測(cè)，未來(lái)結(jié)果可期。
該研究主要由國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)基礎(chǔ)科學(xué)中心支持。