高对比度成像揭示星系中的未知结构

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日本的一个研究小组以高成像动态范围技术,首次发现一个被微弱的无线电波覆盖的巨大星系,其中心有一个高能黑洞,无线电波是由中央黑洞的气体释放出来。

3C273距离地球24亿光年,是一个类星体。类星体是活跃星系核,一般认为星系核心有一个巨大的黑洞,可吞噬周围的物质,并释放出巨大的辐射。3C273是迄今为止发现的第一个类星体,也是最亮最受关注的类星体。

当你看到一辆车的前灯时,耀眼的亮度让你很难看清黑暗的环境。当观察明亮的天体时,也会发生同样的事情。动态范围是图像的色调中最亮和最暗之间的对比。利用高成像动态范围技术,可在望远镜单次拍摄中同时显现明亮和黑暗的部分。

因为暗淡而弥漫的星系本身与明亮的3C273同时成像需要非常高的动态范围来探测,研究小组使用一种自校准(self-calibration)的技术,以减少从3C273向星系传播的无线电波,该技术使用3C273本身来修正地球大气波动对望远镜系统的影响。成像动态范围达到了85,000,这是阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列(ALMA)对银河系外天体的纪录。

有了高成像动态范围资料,研究小组发现了微弱的无线电发射讯号,由星系向外延伸了数万光年。类星体周围的无线电辐射通常暗示著高能的同步辐射,比如恒星形成的爆发或从中心核发射的超高速喷流。同步辐射的一个基本特征是亮度随频率而变化,但发现的微弱无线电波亮度不变,与无线电波频率无关。在考虑了其他机制之后,发现这种微弱而延伸的无线电辐射来自于星系中被3C273直接激发的氢气。这是首次发现这种机制产生的无线电波,无线电波在类星体的宿主星系中延伸数万光年。

高对比度成像揭示星系中的未知结构

见图说图说:左图为哈伯太空望远镜观测到的类星体3C273。过度的亮度是由望远镜散射的光线造成的径向漏光。右图为ALMA观测到的无线电波图像,显示核周围微弱和扩展的无线电波(蓝白色),右下方是中央黑洞周围的气体释放出的高能喷流。

氢气是形成恒星的基本成分,如果有强烈的光照射到氢气上,氢气就会被分解(电离),就不会产生恒星。类星体核的能量是否强大到足以剥夺星系形成恒星的能力一直是一个谜。发表在天文物理期刊(The Astrophysical Journal)上的本研究主要作者Shinya Komugi说:这一发现为光学观测研究提供了新的途径,未来将应用于其他类星体,以了解星系和中心核是如何相互作用及演化。(编译/吴典谚)

资料来源:phys.org

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