中新网 北京12月10日电 (记者 孙自法)利用被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)，中国科学院国家天文台韩金林研究员领导科研团队最新 成的一项研究，揭示出银河系星际介质前所未见的高清细节，获得银河系气体高清图像。
该科研团队在搜寻银河系内脉冲星的过程中，顺带同步记录了星际介质的谱线数据，揭示出银河系中性氢气体的精致结构和电离气体的弥漫特征。他们还测量大量暗弱脉冲星的法拉第效应，显现出银河系内深远区域的磁场特征，并新证认出两例超新星爆炸的遗迹。
这一系列重要研究成果对理解银河系内的星际生态循环有重要意义，相关论文作为特别专题，12月10日在中国综合国际期刊《中国科学：物理学 力学 天文学》(SCPMA)上发表。
FAST揭示的银河系星际空间电离气体分布图(速度区间-40km/s到+120km/s的累积)。 国家天文台 供图银河系星际介质隐藏恒星生死奥秘
韩金林研究员介绍说，璀璨群星聚集夜空形成一条横亘苍穹的银河。作为人类在浩瀚宇宙中的家园，银河系的结构和组成依然有很多谜团：银河内千亿恒星之间的广袤星际空间并非虚无，而是充满了稀薄的星际介质，其中弥漫分布的氢原子气体辐射出频率为1420兆赫兹(MHz)的谱线；稠密氢原子汇聚冷却，形成氢分子云团，在高密度云团核心中孕育出新一代恒星；新生的明亮恒星能电离周围气体。
恒星由生到死、不断演化，其中一些最终爆炸成为超新星，产生超新星遗迹和脉冲星。爆炸激波能压缩星际空间的气体，将电子加速到接近光速。这些高速电子在星际磁场中运动，辐射微弱的无线电波。银河系星际介质隐藏了恒星生生死死的奥秘，一直是天文学家不断探索的目标。
FAST揭示的银河星际氢原子气体分布图(速度区间-150km/s到+150km/s的累积)。 国家天文台 供图设计并启动银道面脉冲星快照巡天
韩金林指出，“中国天眼”是目前世界上灵敏度最高的单口径射电望远镜，因为配备有高灵敏度的L波段19波束制冷接收机，使它成为发现脉冲星、研究银河系星际介质的利器。研究团队于2019年巧妙设计并启动银道面脉冲星快照巡天，至今不到3年时间已发现500多颗脉冲星，亮度比之前发现的脉冲星暗弱一个量级。他们在搜寻脉冲星的同时，同步记录了星际气体辐射的谱线数据，兼具高灵敏度、高频谱分辨率、高空间分辨率的特征，是研究银河系结构和星际生态循环极其宝贵的资源。该团队最近 成银河系第一个区域谱线数据的处理，发布银河系星际空间原子气体、电离气体、磁场以及无线电辐射的最新研究结果。
在第一次数据释放中，“中国天眼”探测了银经33度至55度、银纬±2度之间共88平方度天区的中性氢原子气体的天空分布图，虽然精细校准还在进行之中，初步结果已经是国际上迄今为止灵敏度最高的氢原子气体探测，展示出氢原子气体分布前所未有的细节特征，甚至探测到距离银河系中心6万光年之外、其他望远镜都看不清的小小云团，为银河系的气体动力学研究和旋臂结构等前沿课题提供高质量观测数据集。澳大利亚的Dickey教授点评认为，“与之前的所有探测银河系氢原子气体巡天相比，中国天眼的谱线测量在角分辨率和灵敏度上的提高令人印象深刻，第一篇论文的发表是一个具有里程碑意义的成就”。
星际空间电离气体是银河系中最后一个尚未深究的主要组分。韩金林团队还处理了这个银河系区域的氢原子复合线，得到了星际空间的电离气体的分布，揭示出由明亮恒星电离的高亮度区域和未知来源的弥漫气体，结构相当丰富，为银河系内气体的生态循环和恒星形成研究提供不可或缺的难得数据集。美国国家天文台专家称，“这是迄今为止探测灵敏度最高的射电复合线巡天，因为具有足够高的空间分辨率，可以将弥漫的电离气体成分与恒星周边电离区域分辨开来。对弥漫气体而言，FAST这样的大望远镜可以做最佳探测”。
最新发表系列特别专题论文的期刊封面。 国家天文台 供图研究确认两个超新星爆炸产生遗迹
银河系星际介质中，磁场弥漫于整个星系，极难测量和研究。韩金林团队依靠“中国天眼”的灵敏度优势，新测量134颗银晕暗弱脉冲星的偏振和法拉第效应，研究出银晕磁场强度约为2微高斯。利用新测量的银盘脉冲星的法拉第效应数据，还得到银河更遥远区域内磁场方向反转的证据。他们认为，如果没有“中国天眼”，将很难开展如此深远范围的星际磁场探测。
作为“中国天眼”对星际无线电连续谱辐射特征的探测试验，该团队利用FAST对银河系内5度×7度天区进行扫描成像，结果确认两个大的暗弱无线电辐射结构(G203.1+6.6和 G206.7+5.9)是超新星爆炸产生的壳层遗迹，其中一个距离太阳很近，仅有约1400光年。到目前为止，人类已知的超新星遗迹仅仅只有300多个。
本项研究系列专题主编、上海交通大学景益鹏院士表示，“高灵敏度FAST观测揭示了银河系前所未有的细节。这次所发表的中性氢和电离氢数据库可以用于探索银河系星际气体的许多特征，为世界范围内的天文学家提供宝贵的数据资源”。
韩金林总结说，“中国天眼”作为世界顶级的大射电望远镜，观测时间极其宝贵。科研团队这次对银河系逐点巡测、搜寻脉冲星过程中，顺带收集数据，得到银河系气体的高清图像，并没有额外使用宝贵的望远镜时间。目前，他领衔平均年龄33岁的科研团队，也是中科院国家天文台授旗的“王绶琯巡天突击队”，仍在努力巡测FAST可见的银河区域，目标是最终 成银河2900平方度区域巡测，未来结果可期。( )
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