氢丝长3900光年

艺术家对银河系的构想。 学分：巴勃罗·卡洛斯·博达西

大约 138 亿年前，我们的宇宙在一次巨大的爆炸中诞生，它产生了第一个亚原子粒子和我们所知的物理定律。 大约 370,000 年后，氢形成了，这是恒星的基本组成部分，恒星内部的氢和氦融合形成所有较重的元素。 虽然氢仍然是宇宙中最普遍的元素，但在星际介质 (ISM) 中很难检测到单独的氢气云。

这使得研究恒星形成的早期阶段变得困难，这将为星系和宇宙的演化提供线索。 由来自世界各地的天文学家领导的国际团队 马克斯普朗克天文学研究所 (MPIA) 最近注意到银河系中存在巨大的原子氢气丝。 这个被称为“玛姬”的结构位于大约 55,000 光年之外（在地球的另一边） 银河系) 并且是我们银河系中观测到的最高结构之一。

描述他们发现的研究最近发表在期刊上 天文学和天体物理学和 由 Jonas Seid 博士领导 MPIA的学生。 维也纳大学的研究人员加入了他的行列 哈佛-史密森天体物理中心 (CfA）， 这 马克斯普朗克射电天文研究所 (MPIFR)、卡尔加里大学、海德堡大学、 天体物理学和行星科学中心， 这 Argelander-天文学研究所印度科学研究所 美国国家航空航天局喷气推进实验室 (JPL)喷气推进实验室）。

该研究基于获得的数据 银河系HI/OH/复合线调查 （THOR），基于监控软件 Karl G. Jansky 的超大收藏 (VLA) 在新墨西哥州。 该项目使用 VLA 的厘米波无线电天线，研究分子云的形成、原子转化为分子氢、星系的磁场以及与 ISM 和恒星形成相关的其他问题。

最终目标是确定两种最常见的氢同位素如何汇聚形成致密的云，这些云会升起新的恒星。 同位素包括原子氢 (H)，由一个质子、一个电子和无中子组成，以及分子氢 (H)。₂) 由通过共价键结合在一起的两个氢原子组成。 后者只会凝结成相对致密的云层，这些云层会形成新星最终出现的寒冷区域。

这张图片显示了由欧洲航天局的盖亚卫星测量的银河系侧视图的一部分。 暗带由气体和尘埃组成，它熄灭了合并恒星的光。 银河系的中心位于图像的右侧，它在黑暗区域下方发出明亮的光芒。 中心左侧的框表示“Maggie”线程的位置。 显示原子氢的分布。 颜色表示不同的气体速度。 图片来源：ESA/Gaia/DPAC、CC BY-SA 3.0 IGO 和 T. Müller/J. Syd/MPIA

原子氢转变为分子氢的过程在很大程度上仍然未知，这使得这条极长的线程成为一个特别令人兴奋的发现。 已知最大的分子气体云长约 800 光年，而 Magi 则长 3,900 光年，宽 130 光年。 正如 Syed 在最近的 MPIA 中解释的那样 新闻稿：

“该线程促成了这一成功. 我们还不知道你是如何到达那里的。 但这条弦在银河系平面下方延伸了大约 1,600 光年。 这些观察还使我们能够确定氢气的速度. 这使我们能够证明沿引信的速度几乎没有差异。“

研究小组的分析表明，灯丝中的材料平均速度为 54 公里/秒^-1，他们主要是通过测量银河系圆盘的旋转来确定的。 这意味着辐射的波长为 21 厘米（又名“氢气线THOR 总裁兼研究合著者 Henrik Beuther 说：“这些观测结果还使我们能够确定氢气的速度。这使我们能够显示沿宇宙的速度。灯丝几乎没有什么不同。”

这张假彩色图像显示了在 21 厘米波长处测量的原子氢的分布。 红色虚线追踪“Maggie”线索。 信用：c。 硕士/MPIA

由此，研究人员得出结论，Maggi 是一个连贯的结构。 这些结果证实了维也纳大学天体物理学家、该论文的合著者 Juan de Soler 一年前的观察结果。 当他注意到这条线时，他将其命名为家乡哥伦比亚最长的河流：Río Magdalena（英语：Margaret，或“Maggie”）。 虽然 Maggie 可以在 Soler 之前对 THOR 数据的评估中被识别出来，但只有当前的研究证明了它是一个连贯的结构。

根据之前公布的数据，该团队还估计 Maggi 含有 8% 的分子氢，其质量仅为质量的一小部分。 经过仔细检查，研究小组注意到气体在灯丝的不同点汇聚，使他们得出结论，氢气正在这些位置的大云中积累。 他们还预测，原子气体会在这些环境中逐渐凝结成分子形式。

“然而，许多问题仍未得到解答，”赛义德补充道。 “我们希望能够为我们提供有关分子气体分数的更多线索的额外数据已经在等待分析。” 幸运的是，几个太空和地面天文台将很快投入使用，未来将配备用于研究这些细丝的望远镜。 这些包括 詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 和无线电民意调查，例如 平方公里阵列 （SKA），这将使我们能够查看宇宙的最早时期（“宇宙黎明”）和我们世界上的第一颗星星。

最初发表于 今天的宇宙.

有关这项研究的更多信息，请参阅 在银河系中发现了一个巨大的细丝结构——3900光年长.

参考：J. Syed、JD Soler、H. Beuther、Y. Wang、S. Suri、JD Henshaw、M. Riener、S. Bialy、S. Rezaei Kh 的“Maggie 长丝”：巨大原子云的物理特性., JM Stil, PF Goldsmith, MR Rugel, SCO Glover, RS Klessen, J. Kerp, JS Urquhart, J. Ott, N. Roy, ​​N. Schneider, RJ Smith, SN Longmore 和 H. Linz，2021 年 12 月 20 日，在这里可用。 天文学和天体物理学.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141265