中國天文學家用五百米口徑球面射電望遠鏡發現宇宙中最大原子氣體結構

中國科學院國家天文台徐聰研究員領導的國際團隊，利用中國五百米口徑球面射電望遠鏡對著名緻密星系群史蒂芬五重星系（Stephan’s Quintet）及周圍天區的氫原子氣體進行觀測。得益於五百米口徑球面射電望遠鏡超高靈敏度帶來的前所未有的極端暗弱天體探測能力，發現一個尺度大約為二百萬光年的巨大原子氣體系統，比我們所在的銀河系大二十倍。 這是至今為止在宇宙中探測到的最大的原子氣體系統。

觀測宇宙中的氣體是天體物理中一個非常重要的研究課題。宇宙中所有天體的起源都離不開原子氣體，例如星系主要的演化過程就是不斷從宇宙空間吸收原子氣體然後轉化為恆星的過程。射電天文波段能夠對宇宙中的原子氣體進行直接觀測。 中國五百米口徑球面射電望遠鏡是當今世界上口徑最大、靈敏度最高的單口徑射電望遠鏡，能夠探測到遠離星系中心的極其稀薄的彌散原子氣體所發出的暗弱輻射，為研究宇宙中天體的起源打開了一個嶄新的窗口。

五百米口徑球面射電望遠鏡這項最新發現揭露在遠離該星系群中心的外圍太空存在大尺度的低密度原子氣體結構。這些氣體結構的形成很可能與蒂芬五重星系早期形成時，星系間相互作用的歷史有關，已經存在了大約十億年。

這項發現對研究星系及其氣體在宇宙中的演化提出挑戰，因為現有理論很難解釋為什麼在如此漫長的時間裡，這些稀薄的原子氣體仍沒有受到宇宙中的紫外背景輻射電離。五百米口徑球面射電望遠鏡的這項觀測成果顯示著宇宙中可能存在更多這樣大尺度的低密度原子氣體結構。

五百米口徑球面射電望遠鏡探測到的在著名緻密星系群史蒂芬五重星系周圍天區中的原子氣體分佈（用紅色光暈顯示；光暈越薄表示氣體柱密度越低）。

自從1877年法國天文學家斯蒂芬發現後到現在，史蒂芬五重星系是最受關注的星系群，也成為韋伯太空望遠鏡第一批觀測並首次向公眾展示的五個目標之一。

【圖：美國太空總署；文：節錄自科中國科學院國家天文台2022年10月20日新聞公佈；新聞資訊由林景明提供】研究全文刊登在2022年10月19日出版的《自然》期刊；標題是：A 0.6 Mpc H I structure associated with Stephan’s Quintet