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大型射电望远镜阵列揭示宇宙最冷之处真相

发布时间:2021-01-13 13:07:51 阅读: 来源:木箱厂家

大型射电望远镜阵列揭示宇宙最冷之处真相

北京时间10月28日消息回力棒星云是已知宇宙中温度最低的地方。经测量,这个星云的温度为1开氏度(即零下272.15摄氏度),比大爆炸的背景温度(零下270摄氏度)还低。天文学家利用阿塔卡玛大型毫米波天线阵(ALMA,一台由多个国家和地区合作建造的大型射电望远镜阵列)对这一星云进行了新的审视,了解了更多有关这一“宇宙最冷之处”的特征信息,并确定了它的真实形状。天文学家最初是用地面望远镜对回力棒星云进行观察,发现其呈现弯曲的,类似澳洲原住民使用的回力棒形状,这也是其名称的由来。之后,哈勃太空望远镜的观察显示,该星云呈现类似蝶形领结的形状。最新的ALMA数据显示,哈勃望远镜其实只给出了一部分信息,其观察到的双叶形结构可能实际上只是可见光波长下的一个“误会”。研究负责人,来自美国航空航天局(NASA)喷气推进实验室的首席科学家拉夫温德拉·萨哈伊(RaghvendraSahai)说:“这个超级寒冷的物体让我们非常感兴趣,通过ALMA,我们对它的本质有了更多的了解。”NASA的喷气推进实验室位于加州的帕萨迪纳。萨哈伊及其同事的研究成果发表在近期的《天体物理期刊》(AstrophysicalJournal)上。“从地面的光学望远镜,我们看到的似乎是一个双叶形,或‘回力棒’形状的星云,但实际上这却是一个更加宽广,正快速扩展到太空中的结构。”萨哈伊说道。回力棒星云距离地球大约5000光年,位于半人马座,是一个相对年轻的“行星状星云”。与其名字刚好相反的是,行星状星云其实是恒星(如太阳)生命末期时的形态,此时恒星的外层抛散,留下中心的白矮星,白矮星能发射出强烈的紫外辐射,导致星云中的气体发光并产生明亮的色彩。目前,回力棒星云即将进入行星状星云阶段,届时其中心的恒星温度将不足以维持足够的紫外线辐射,因而也不能产生标志性的光亮。到了这一阶段,该星云只有通过其尘埃颗粒反射的恒星光线才能看到。天文学家观察到,星云中心恒星所流出的气体正迅速扩散,并在扩散过程中冷却下来。这与冰箱通过气体膨胀来进行冷却的原理相似。研究者通过观察气体吸收宇宙微波背景辐射的过程,来确定星云中气体的温度。宇宙微波背景辐射的温度很均匀,为2.8开氏度(零下270.35摄氏度)。“当天文学家在2003年通过哈勃望远镜观察这一星云时,他们看到的是一个非常经典的‘沙漏’形状,”萨哈伊评论道,“许多行星状星云具有类似的双叶形状,这是高速气体流从恒星中发射出来而形成的。这些气流会在周围的气体云中制造空洞,而气体云则是由较早时期,当恒星还是红巨星的时候喷射出来的。”通过单碟毫米波射电望远镜的观察,天文学家并没有发现哈勃望远镜所看到的狭窄“腰部”结构。与之相反,他们发现了一个更加均匀,几乎呈球形的物质外流结构。ALMA具有无与伦比的分辨率,这使得研究者可以将这两种形状差异统一起来。通过观察在毫米波长可发出明亮光线的一氧化碳分子,天文学家发现,哈勃望远镜图像上的双叶形结构只位于星云的内部区域。在更外层,他们发现了拉长的、近乎圆形的低温气体云。此外,研究者还发现了包围恒星的一道密集的毫米级尘埃颗粒,这解释了为什么在可见光下,外层的气体云具有类似沙漏的形状。这些尘埃颗粒形成了一个遮蔽物,减弱了中心恒星的一部分光线,使光线只能从狭窄而且相反的方向进入气体云,从而形成了类似沙漏的外形。“这对理解恒星的死亡过程,以及它如何变成行星状星云有十分重要的意义,”萨哈伊说,“利用ALMA,我们可以一窥似太阳恒星垂死挣扎时的景象。”这项研究还表明,回力棒星云外圈的温度已经开始上升,尽管还是稍低于宇宙微波背景辐射。这种升温有可能是由于光电效应所致。光电效应最早是由爱因斯坦提出,指光子能被固体物质吸收,而后者重新发射出电子的现象。(任天)

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