银河系银晕炽热气体温度比以前认为的还高10倍

银晕（halo）是围绕星系周围的广袤空间，并非真空，还是有着气体、恒星和不可见的暗物质。由于与星系际空间相连，对星系演化有关键地位。美国俄亥俄州立大学（Ohio State University）Sanskriti Das等人透过欧洲太空总署（ESA）XMM-Newton X射线太空望远镜进行观测，在我们银河系的银晕中发现了比先前认为的还要炽热的气体，而且化学组成也与预测的不同，挑战天文学家对银河系的了解程度。

图说：艺术家想像的银河系银晕中发现的气体示意图。Credit: ESA

一般认为一个星系银晕内的气体温度大致相近，其温度高低则视星系总质量多寡而定；而我们银河系银晕中的气体温度大约在10,000到100万度左右，但天文学家并不清楚温度如何加热到这样的程度，推测可能是银盘中向外发出的恒星风造成的。然而，根据XMM-Newton最新观测结果显示：银河系银晕中含有3种不同成分的炽热气体，且其中最热处的温度是先前认为的10倍以上，也就是1000万度左右。这是第一次在银河系中发现有多种气体组成的结构，而且显然这样的状况在其他星系中也适用。

Das等人是透过XMM-Newton上的反射光栅光谱仪（Reflection Grating Spectrometer，RGS）和欧洲光子相机（European Photon Imaging Camera，EPIC），测量50亿光年外一颗蝎虎座BL型类星体（blazar ）1ES 1553+113发出的X光被银晕物质吸收的光谱状况来检视银晕气体性质。由于这项观测工作长达3星期，比以前仅1-2天的观测工作长得多，所以可以侦测到先前因为太暗而忽略的的光谱讯息。结果，他们发现一些只能在特定温度出现的光谱特征，这些天文学家便可据此估算银晕气体的温度。

此外，银晕中显然充斥着比氦还重的重元素（或称金属元素），这些重元素通常是在恒星生命的后期才会产生。这显示银晕一直在接收来自某些恒星生命末期制造并向外抛出的物质。在此之前，天文学家主要是在银晕观测氧元素，因为它含量丰富且容易观测。而Das等人除了观测氧之外，还有氮、氖和铁等元素。科学家们原本预期银晕中含有的元素比例应该与太阳差不多，但Das等人却发现银晕中的铁比预期还少，表示银晕中曾有大量大质量垂死恒星；氧也比预期的少，可能是被银晕中的尘粒吸收的结果。

出现在银晕预期外的这些重元素，也给宇宙未解之谜之一的「失落物质问题（missing matter problem）」—银河系的总质量比预期还低许多一个可能的解释。由普朗克卫星（Planck）得出：宇宙中仅有5%的质量是以「一般物质」的型式出现，也就是我们常见的恒星、星系和行星等。但如果把我们所有能看见的都加起来，还是与理论预期不符。那么，缺少的质量在哪里？有天文学家认为：就在星系周围广袤的银晕里，现在Das等人的研究成果就是这个假设的铁证。这些银晕中以前从未发现的炽热重元素气体可能在先前分析被忽略了，但其实它在银晕中占有相当大的比例，因此必定可以填补那些失落物质部分。

图说：宇宙质量的分布概况。Credit: ESA

而这项研究不仅翻新了天文学家对银晕的认知，找到很一部份失落物质，而且由于他们只观测了单一方向，也就是只朝一个蝎虎BL类星体的方向，如果未来把研究扩展到其他方向，所获结果可能会让天文学家们更加欢喜。（编译/张桂兰）资料来源：ESA

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