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在廣袤的星際空間中，充滿了稀薄的星際介質。中國科學院國家天文臺研究員韓金林帶領的科研團隊，利用“中國天眼”500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），揭示了銀河系星際介質前所未見的高清細節。日前，系列論文作為特別專題發表在《中國科學：物理學 力學 天文學》上。

銀河系的結構和組成仍存在很多謎團。銀河內千億恒星之間的廣袤星際空間并非虛無，而是充滿了稀薄的星際介質。其中，彌漫分布的氫原子氣體輻射出頻率為1420兆赫茲的譜線；稠密氫原子匯聚冷卻，形成氫分子云團，在高密度云團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中運動，輻射微弱的無線電波。銀河系星際介質隱藏了恒星生生死死的奧秘，一直是天文學家不斷探索的目標。

FAST是目前世界上靈敏度最高的單口徑射電望遠鏡，因配備了高靈敏度的L波段19波束制冷接收機，使它成為發現脈沖星、研究銀河系星際介質的利器。韓金林團隊于2019年啟動了銀道面脈沖星快照巡天，不到三年的時間里，已發現500多顆脈沖星，亮度比之前發現的脈沖星暗弱一個量級。在搜尋脈沖星的同時，研究團隊同步記錄了星際氣體輻射的譜線數據，其兼具高靈敏度、高頻譜分辨率、高空間分辨率的特征，是研究銀河系結構和星際生態循環極其寶貴的資源。

在第一次數據釋放中，FAST探測了銀經33度至55度，銀緯正負2度之間，共88平方度天區的中性氫原子氣體的天空分布圖。目前，精細校準還在進行中，但初步結果已是國際上迄今為止靈敏度最高的氫原子氣體探測。其展示了氫原子氣體分布前所未有的細節特征，甚至探測到了距離銀河系中心6萬光年之外、其他望遠鏡都看不清的小小云團，為銀河系的氣體動力學研究和旋臂結構等前沿課題提供高質量觀測數據集。

星際空間電離氣體是銀河系中最后一個尚未深究的主要組分。該團隊還處理了銀道面脈沖星快照巡天同步記錄譜線數據中的氫原子復合線，得到了與氫原子同一天區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域和未知來源的彌漫氣體，結構相當豐富，為銀河系內氣體的生態循環和恒星形成研究提供了不可或缺的難得數據集。

銀河系星際介質中，磁場彌漫于整個星系，極難測量和研究。該團隊依靠FAST的靈敏度優勢，新測量了134顆銀暈暗弱脈沖星的偏振和法拉第效應，研究出銀暈磁場強度約為2微高斯。利用新測量的銀盤脈沖星的法拉第效應數據，研究還得到了銀河更遙遠區域內磁場方向反轉的證據。

團隊還利用FAST做了針對星際無線電連續譜輻射特征的探測試驗。他們利用FAST對5度×7度天區進行了掃描成像，確認了兩個大的暗弱無線電輻射結構（G203.1+6.6 和 G206.7+5.9）是超新星爆炸產生的殼層遺跡，其中一個距離太陽僅有約1400光年。目前，韓金林團隊仍在努力巡測FAST可見的銀河區域，目標是最終完成銀河2900平方度區域巡測。

專題主編、中科院院士景益鵬表示，高靈敏度FAST觀測揭示了銀河系前所未有的細節，“所發表的中性氫和電離氫數據庫可以用于探索銀河系星際氣體的許多特征，為世界范圍內的天文學家提供了寶貴的數據資源?！?/p>

來源 北京日報客戶端 |記者 劉蘇雅

編輯 匡峰

標簽： 星際介質 星際空間 電離氣體