Only Perception: NASA 的 Chandra 指出銀河為熱氣暈所環繞

2012-09-26

NASA 的 Chandra 指出銀河為熱氣暈所環繞

NASA's Chandra Shows Milky Way is Surrounded by Halo of Hot Gas
http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/H-12-331.html

天文學家已用 NASA 的 Chandra X 光太空望遠鏡來尋找我們銀河系「內嵌」在一個向外延伸數十萬光年的、巨大的熱氣暈（halo of hot gas）中的證據。據估計，這個「暈」的質量與星系中所有恆星的質量相當。

若熱氣暈的大小與質量被證實，那也能成為此星系所謂「消失的重子（missing baryon）」問題的一種解釋。

重子（Baryons）一如光子與中子，是種粒子（譯註：重子是夸克所構成複合粒子，光子不屬於重子），那構成宇宙中已知原子質量的百分之 99.9。這些熱氣暈與星系所測得的極遠距離指出，當宇宙只有幾十億歲時，重子物質（baryonic matter）即存在，質量與密度（？）相當於現存不可觀測的物質（或暗物質）的六分之一。在目前這個時代裡，約（宇宙誕生） 100 億年後，我們的星系與鄰近星系中恆星與氣體的重子統計顯示，至少有半數重子未被計入。

在一項最近研究中，由五位天文學家所組成的團隊利用來自 Chandra、ESA XMM-Newton 太空望遠鏡以及日本 Suzaku（朱雀）衛星的資料，替熱氣暈的溫度、範圍與質量設限。Chandra 觀測到 8 個明亮的 X 光源，位在星系外數億光年之處。資料顯示，來自這些遙遠來源的 X 光，選擇性地被星系附近的氧離子所吸收。科學家測定吸收暈的溫度介於 100 萬與 250 萬 kelvins 之間，即比太陽表面溫度還要熱幾百倍。

其他研究已證實，銀河與其他星系內嵌在溫度介於 10 萬與 100 萬 kelvins 的溫暖氣體中。多項研究指出，有超過 1 百萬 kelvins 的、更熱的氣體存在。這項新研究提供證據指出，包圍銀河的熱氣暈比「暖氣暈」龐大。

"我們知道有氣體環繞星系，而且我們知道它有多熱，" Anjali Gupta 表示，一篇描述此研究的 The Astrophysical Journal 論文的第一作者。"最大的問題是，這個暈有多大，有多重？"

為了回答這個問題，作者們以 XMM-Newton 與 Suzaku 的熱氣暈 X 光發射資料補充 Chandra 的氧離子 X 光吸收量資料。他們下結論表示，氣體的質量與百億個以上的太陽相當，或許有 600 億個太陽這麼多。

"我們的研究顯示，在合理的參數值與合理的假設下，這些 Chandra 觀測暗示有一個巨大的熱氣儲存庫環繞銀河四週，" Smita Mathur，Ohio 州立大學 Columbus 分校的共同作者。"那可能延伸到銀河四週數十萬光年遠，或著可能擴展到更遠的本星系群（local group of galaxies）四週。不管是那一種，其質量顯然非常大。"

質量的估計依賴像「氧相對於氫的量」這樣的因數，氫為熱氣暈中的主要元素。不管怎樣，此估計代表在解開「消失重子」這個例子上（這個難題已使天文學家困惑超過 10 年），重要的一步。

雖然還不確定，不過這項由 Gupta 等人所完成的研究，卻提供有史以來的最佳證據：消失的重子隱藏在一個由百萬 K 氣體所構成，且包圍星系的暈中。此暈估計出來的密度很低，以致於圍繞其他星系的類似暈可能未被察覺。

描述這些結果的論文，發表在 9/1 的 The Astrophysical Journal 上。其他共同作者為墨西哥市，Universidad Nacional Autonoma de Mexi（墨西哥國立自治大學）的 Yair Krongold；麻州劍橋，Harvard-Smithsonian（哈佛--史密森）天體物理中心的 Fabrizio Nicastro；以及佛州 Coral Gables，邁阿密大學的 Massimiliano Galeazzi。

NASA 的 Marshall 航太中心（Huntsville, Ala.）負責替 NASA 的科學任務總處（Washington）管理 Chandra 計畫。Smithsonian 天體物理天文台從劍橋控制 Chandra 的科學與飛行任務。

Chandra 相關資料，參見：
http://www.nasa.gov/chandra

關於此發現的相關互動影像、podcast、影片，參見：
http://chandra.si.edu

※ 相關報導：

＊ A HUGE RESERVOIR OF IONIZED GAS AROUND THE MILKY WAY: ACCOUNTING FOR THE MISSING MASS?
http://iopscience.iop.org/2041-8205/756/1/L8