作者：黄姤

编辑：黄媂

我国自主研发和独立建造的「天眼」射电望远镜，简称·FAST，这台目前全球单口径最大的射电望远镜座落于中国·贵州。自从「天眼」射电望远镜投入使用后，现在已经有了很多重大研究进展，其中有一个新发现——直径横跨200万光年的原子气体结构。

【资料图】

「天眼」是目前世界上强大的射电望远镜之一，射电望远镜与其它望远镜的工作原理有很大程度上的不同，比如：

■「哈勃」是光学望远镜，这种望远镜是将可见光波段的电磁波直接拍摄成像；

■「天眼」是射电望远镜，这种望远镜是接收无线电波段电磁波；

因此，「天眼」可以接收到遥远区域发出的电磁波，下面采用图片的形式来展示「天眼」的强大之处以及可以探测到的区域。

■你的手机拿反了：

图源：中科院之声

「斯蒂芬五重奏」气体云直径横跨200万光年

星际空间中每个角落的大小天体都是由原子气体云坍缩而成，正所谓落“叶归根，有始也有终”，一般天体在结束生命之时会化作原子氢气，原子气体之中隐藏着大量的信息资料，因此原子气体对天文学家而言是重要的研究对象。

通常原子气体辐射出来的能量是很难被探测到的，特别是位于宇宙深空的原子气体就更难被探测到了，不过这些对于拥有超高灵敏度度的「天眼」来说这都不是事，比如「斯蒂芬五重奏」是一个非常致密的星系群，实际上很难在这里展开任何研究，但是在「天眼」面前就无所遁形了。

图源：NASA/ESA/CSA｜图解：詹姆斯·韦布空间望远镜拍摄的斯蒂芬五重星系，由五个星系组成

1877年，法国天文学家爱德华·斯蒂芬在马赛天文台担任台长期间发现了「斯蒂芬五重奏」，这个致密的星系团与地球相距约3亿光年，这些年来有很多天文学家对此展开了一系列的研究，比如阿雷西博与绿岸射电望远镜和甚大阵列曾经对「斯蒂芬五重奏」进行过4次探测，然而探测的结果都不理想。因为这些探测器只能对星系团中心70平方角分范围内大质量星系的氢原子进行探测，由于灵敏度不够，探测到的数据只可以用于研究星系团的中性辐射上面。

图源：NASA/ESA/CSA｜图解：斯蒂芬五重奏

要得到星系团更多的信息，就要对星系展开更详细的氢原子气体辐射探测，这个任务目前只有「天眼」完成了。

「天眼」不仅配备了全球最大的单口径，还配备了全球首台19波束L波段接收器。接收机覆盖的天区区域很广，“19”这个数字还代表了19个区域的数据，得到304个区域的数据只需要短短的22.4小时，因此「天眼」轻而易举地就得到了包围着「斯蒂芬五重奏」星系团周边的氢原子气体数据。

氢原子气体云模跨的直径竟然达到了惊人的200万光年，这个气体云结构是天文学史发现的最大气体云。分析数据表明，这个气体云存在的时间超过了10亿年，并且与「斯蒂芬五重奏」有着紧密的联系。

在原子气体云中，氢原子拥有的活跃度度远远大于其他元素原子，当星系产生了变化，氢原子就会向星系四周散逸，因此研究这些氢原子气体就可以知道星系在过去的10亿年间发生的事情。

图源：ALMA｜图解：史蒂芬五重奏

除了横跨直径很广之外，还有一个诡秘的现象：根据气体云广阔的横跨面，密度应该很大才对，但是实际情况却是异常稀薄。

唯一能够解释气体稀薄现象的只有中性氧被宇宙的紫外背景辐射电离了，被电离后氢原子就丢失了电子，因此变成了带正电荷的质子，中性氢原子结构就很难长时间稳定存在。

然而「斯蒂芬五重奏」气体云的诡秘之处就在于气体云没有被紫外背景辐射电离，依然保持着中性的状态，这就说明了气体云的存在有极大的可能是以下两种情况造成的：

■第一种：星系形成后残余下来的边角料；

■第二种：星系相互碰撞后从星系内部释放出来的；

图源：网络

根据目前的观测数据，造成「斯蒂芬五重奏」气体云的氢原子密度低的情况是以上任意一种情况导致的，天文学家相信在某个广阔的星际空间角落中存在比「斯蒂芬五重奏」气体云密度更低的原子气体结构。

「斯蒂芬五重奏」是由NGC 7317、NGC 7318a、NGC7318b、NGC7319和NGC 7320五个色彩绚丽的星系组成的一个星系团，编号为「克森致密群92，简称·HCG 92」；从图片中可以清楚看到气体不仅影响了正在合并的星系，星系内部正在形成的恒星也受到了干扰。

图源：网络

虽然「斯蒂芬五重奏」被称为“五重奏”，但是NGC 7320并没有与其它四个星系合并，发生合并的星系只有四个，因为NGC 7320星系与最近的星系相距的距离达到了2.5亿光年，但是与地球的距离却只有仅仅4000万光年。

NGC 7319星系距离地球2.9亿光年，这个星系的中心有一个2400万倍太阳质量的黑洞，从图片中可以看到这个黑洞正在吸取周围的物质，还有一个水平喷流的现象，喷流出来的光能是太阳光的400亿倍。

远古时期的星际空间这样大质量的黑洞是随处可见的，因为吸取高能的物质才可以让中心黑洞有足够的燃料。

图源：网络

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■排版：余生