【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】氫(HI)是宇宙中較豐富的元素，是星系中形成恒星的重要原料。觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，高紅移天體系統(tǒng)的恒星形成率較高，因此，科研人員預(yù)計(jì)高紅移星系中冷氫氣的相對(duì)含量(豐度)較高。但實(shí)際觀測(cè)發(fā)現(xiàn)高紅移星系中探測(cè)到的HI 21cm吸收線的比例低。
 

　　針對(duì)上述差異，已有研究認(rèn)為，來自星系中心活動(dòng)星系核的強(qiáng)烈紫外線輻射可能會(huì)電離周圍的星際介質(zhì)，降低中性氣體含量，從而降低HI吸收強(qiáng)度，以致探測(cè)不到。科研人員指出，活動(dòng)星系核存在一個(gè)截止紫外光度，在這個(gè)光度之上，一個(gè)典型的宿主星系中所有的中性氫都會(huì)被完全電離，無法探測(cè)到HI 21cm吸收。
 

　　近日，中國科學(xué)院上海天文臺(tái)博士后Aditya、研究員安濤及合作者獲得了對(duì)該解釋提出挑戰(zhàn)的新發(fā)現(xiàn)，在紫外光度5倍于截止紫外光度的天體中探測(cè)到中性氫存在的強(qiáng)有力證據(jù)。
 

　　在明亮的背景射電源(如活動(dòng)星系核)照射下，處于前景的中性氫產(chǎn)生吸收，即波長在21厘米處的HI吸收(HI 21cm吸收線)。HI 21cm吸收線觀測(cè)是射電天文中探測(cè)星系中氣體含量和研究其物理性質(zhì)的一種常用技術(shù)。和中性氫的發(fā)射線相比，HI 21cm吸收線的觀測(cè)技術(shù)能夠用于探測(cè)更遠(yuǎn)距離(更高紅移)的天體系統(tǒng)。此外，通過HI 21cm吸收線觀測(cè)的研究對(duì)象是溫度低的氫氣，這些冷氫氣是分子態(tài)氫氣的前身，分子態(tài)氫氣是恒星形成的原料，因此HI 21cm吸收線為研究星系、尤其是遙遠(yuǎn)宇宙中星系的恒星活動(dòng)的初始狀態(tài)提供了關(guān)鍵信息。
 

　　該研究關(guān)注的是距離我們約119億光年(紅移約3.5)的射電源(8C 0604+728)，是目前已探測(cè)到中性氫吸收的紅移天體之一。研究利用已有的光學(xué)光譜，估算出中央活動(dòng)星系核的紫外光度，發(fā)現(xiàn)這一光度是上述提及的紫外光度分界線的5倍左右。2018年，研究人員利用升級(jí)后的巨大米波射電望遠(yuǎn)鏡(upgraded Giant Meterwave Radio Telescope；uGMRT)，觀測(cè)到該天體的HI 21cm吸收譜。在射電和光學(xué)光譜中，研究人員分別通過HI 21cm和氫的萊曼譜線，均探測(cè)到中性氣體，這表明中性氫氣能夠在高紅移活動(dòng)星系核中“存活”。
 

　　“紫外輻射強(qiáng)勢(shì)，仍有中性氫幸存”，安濤表示，該觀測(cè)結(jié)果預(yù)示高紅移星系的中性氣體含量可能比預(yù)想的高得多，即使活動(dòng)星系核的紫外線輻射通過電離，部分降低了宿主星系的中性氫含量，但仍有中性氫氣體因其較高的密度而未被電離，得以存活。下一步還需開展大樣本的深度觀測(cè)，探究高紅移星系是否普遍具有超高的中性氣體含量，這對(duì)理解高紅移星系中恒星的形成具有重要意義。