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三个星系的故事--上海天文台在星系内尘埃性质领域取得新进展
2015-11-18 | 编辑: | 【】【打印】【关闭

  在星际间乃至星系际间,宇宙尘埃无处不在。这些尘埃吸收恒星或者黑洞吸积盘(1)发出的光学、紫外光子以后自身被加热,在能量更低的红外波段发出辐射。一个星系中,尽管尘埃在星际物质中所占的质量分数只有约1%,但将近50%的星系总能量由尘埃辐射所产生。在更遥远的宇宙深处,这个比例将更大。因此对红外电磁辐射的研究将帮助人们了解星系中尘埃的性质,从而更好地认识星系的性质及其演化。 
  近日,上海天文台郝蕾研究员团组对三个具有特殊中红外辐射的天体展开了多波段观测数据分析,构建了尘埃模型,发现它们具有低的埃温度与小的埃尺寸,这可能与高度致密的恒星形成过程,或者比的活星系核性有关系。目前该工作已经发表在20158月份的天文国际核心期刊《天体物理学报》。 

三个特殊的天体 

  该工作的第一作者谢艳霞(指导老师:上海天文台郝蕾研究员和美国密苏里大学的李爱根教授)说,“我们在一个光学与红外波段交叉的大样本中发现了三个在中外有特殊射特征的天体。这三个天体都具有非常的硅酸盐发射特征,且同烈的多芳香烃(PAH)发射以及很弱的58μm连续谱。”她进一步指出,具有射特征的星系非常稀少。前人的工作指出,在星系尺度上,烈的硅酸盐发射特征只在活星系核中曾探测到,且它们同时拥有很58μm连续谱,但基本没有多芳香射。另一方面,烈的多芳香烃发射以及很弱的58μm连续谱一般只存在于恒星形成星系中,但截至目前却还未在这些星系的红外波段探到硅酸的发射信号。 

三星系中的尘埃温度和尺寸如何? 

  埃在外的射不与其接受到的加源有关系,而且与埃本身的物理性有关系,如埃的物学成份、尺寸大小和粒形状。 

 了深入地研究三个天体中的埃性,我们使用冷、硅酸盐尘埃加上冷、无定形碳成的模型,详细了三个星系在中外的射,并将所得果与普通的活星系核以及恒星形成星系做了比”,谢艳霞说。 

  们发现低的无定形碳温度 (250400K) 与硅酸温度是致三个星系中有很弱58μm连续谱辐射与硅酸盐发射特征的主要原因。模拟结果表明,只要粒小于或等于1.0μm个温度具体的硅酸以及碳埃的物学成份以及粒大小没有关系。这个尘埃尺寸与恒星形成星系中的尘埃大小基本一致。但与活星系核中的碳埃相比,三个星系的埃温度约低300K,尺寸上也更小。因为普通活星系核尘埃环中的小颗粒已经被来自黑洞吸积盘的高能光子破坏,从而仅留下了大颗粒的埃(1.5μm)。 

为什么? 

  为了解释三个天体中较小的尘埃尺寸和温度,他运用从X-ray到射波段的观测量探索了三个天体的能源生机制。他们发现多波段的观测据都表明恒星形成是电离气体和加热尘埃的主要能源。活星系核可能存在于三个星系中,但它们还处于比或者度很弱的段,以至于它不足以在各个波段被确定的探出来。也就是说,三个星系中低的埃温度与小的埃尺寸可能与高度致密的恒星形成过程,或者比的活星系核性有关系。 
   三个星系的射特征非常罕见,并不能代表大多数天体的共性,但是对这些星系的详细研究有助于我更加完整的理解星系的形成与演化 上海天文台郝蕾研究员说,“随着下一代天文望远镜展,如三十米望远镜(Thirty Meters Telescope, TMT)外数据的出,以及詹姆斯伯空远镜James Web Space Telescope, JWST)的升空与运行,期待我会探测到更多的这样的星系来做统计研究。” 


  

  1:中红外光谱展示,三个星系的光谱(黑色),类星体的平均光谱(红色),恒星形成星系的平均光谱 (绿色)。 

     

  2三个星系的光学、紫外 

1:目前普遍认为,大质量星系中心都潜伏着一个超大质量黑洞。当这个黑洞的周围还存在着一些物质供它消耗,那么这些物质将由于黑洞的巨大引力,在围绕黑洞的旋转中朝黑洞下落,最终形成一个吸积盘,释放的引力能转化为光和热。如果一个星系中的黑洞表现成这样,这个星系荣升为活动星系,活动星系的中心被称为活动星系核。 

  发表在《天体物理学报》的论文在线访问: http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0004-637X/808/2/145/meta 

  科学联系人:   谢艳霞,上海天文台,yanxia.ts@gmail.com 

                 郝蕾,上海天文台,haol@shao.ac.cn  

  新闻联系人:   左文文,上海天文台,wenwenzuo@shao.ac.cn, 34775125  

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