哈勃在地标研究中映射的仙女座星系周围的巨型光晕

如果可以用肉眼看到的话，该图描绘了仙女座星系的气态光环。雄伟的螺旋仙女座星系距离我们250万光年，离我们如此之近，以至于它在秋天的天空中看起来像雪茄状的高光污迹。如果用肉眼可以看到它的气态光晕，那么它的宽度大约是北斗七星的宽度的三倍，这很容易成为夜空的最大特征。

在一项具有里程碑意义的研究中，科学家使用美国国家航空航天局（NASA）的哈勃太空望远镜，绘制了我们最近的大型银河系邻居仙女座星系周围巨大的被称为光晕的气体包裹层。科学家惊讶地发现，弥漫性等离子体的这种微弱，几乎不可见的光晕从银河系延伸了130万光年，大约是银河系的一半，并且在某些方向上延伸了200万光年。这意味着仙女座的光环已经撞上了我们自己银河系的光环。

他们还发现，光环具有分层结构，具有两个主要的嵌套且截然不同的气体壳。这是对银河系周围光晕的最全面研究。

“了解星系周围巨大的气体光环非常重要，”康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学的联合研究员萨曼莎·贝雷克（Samantha Berek）解释说。“这个储气库包含了未来在银河系中形成恒星的燃料，以及来自超新星等事件的流出。它充满了有关银河系过去和未来演变的线索，我们终于可以在我们最近的银河系邻居中对其进行详细研究。”

印第安纳州圣母大学的研究负责人尼古拉斯·莱纳（Nicolas Lehner）解释说：“我们发现，延伸到大约五十万光年的内壳要复杂得多且充满活力。”“外壳更光滑，更热。这种差异可能是由于超新星活动对星系盘的影响更直接影响了内部光晕。”

这项活动的标志是该小组在仙女座星系的气态晕圈中发现了大量重元素。较重的元素在恒星的内部被煮熟，然后喷射到太空中-有时会随着恒星的死亡而剧烈运动。然后，晕球被恒星爆炸中的这种物质所污染。

仙女座星系，又称M31，是一个雄伟的螺旋状，可能有多达1万亿颗恒星，其大小可与我们的银河系相媲美。在距我们250万光年的距离上，银河系离我们太近了，以至于它在秋天的天空中显得像雪茄状的高光污迹。如果用肉眼可以看到它的气态光晕，那将是北斗七星宽度的三倍左右。这很容易成为夜间天空的最大功能。

通过一个名为AMIGA项目（仙女座中离子化气体的吸收图）的程序，该研究检查了43个类星体的光，这些类星体是由黑洞驱动的非常遥远，明亮的活跃星系核心，它们位于仙女座之外。类星体散布在光环后面，使科学家能够探测多个区域。研究人员通过类星体光的光环观察，观察到仙女座光环如何吸收这种光以及该吸收光在不同区域的变化。巨大的仙女座光环由非常稀有的离子化气体制成，不会发出易于检测到的辐射。因此，追踪来自背景源的光的吸收是探测该材料的更好方法。

该图显示了用于探测仙女座气态晕的43个类星体的位置。这些类星体是由黑洞驱动的非常遥远，活跃的星系核心，它们散布在光环的后面，使科学家能够探测多个区域。研究人员观察了类星体光的巨大光晕，观察到光如何被光晕吸收，以及吸收光在不同区域的变化情况。通过追踪来自背景类星体的光的吸收，科学家能够探测光晕的物质。

研究人员利用哈勃宇宙起源光谱仪（COS）的独特功能来研究类星体发出的紫外线。紫外线被地球大气吸收，这使得用地面望远镜无法观察到。该团队使用COS来检测碳，硅和氧中的离子化气体。当辐射从原子中剥离一个或多个电子时，原子就会被电离。

Lehner的团队此前曾对Andromeda的光环进行过探测。在2015年，他们发现仙女座晕圈庞大而庞大。但是几乎没有暗示它的复杂性。现在，它的位置更加详细，从而可以更准确地确定其大小和质量。

“以前，在银河系的一百万光年以内，很少有信息，只有六个类星体。这项新计划提供了有关仙女座晕圈内部区域的更多信息，”圣母院的共同研究人员J. Christopher Howk解释说。“探测这个半径之内的气体很重要，因为它代表了仙女座星系的重力影响范围。”

由于我们生活在银河系中，因此科学家无法轻松解释我们自己银河系光环的特征。但是，他们认为仙女座星系和银河系的光环必须非常相似，因为这两个星系非常相似。这两个星系处于碰撞过程中，并将合并形成一个巨大的椭圆形星系，大约从40亿年开始。

科学家们已经研究了距离较远的星系的气态光晕，但是这些星系在天空上要小得多，这意味着每个星系通常只有足够明亮的背景类星体来探测其光晕的数量。因此，空间信息实际上丢失了。由于靠近地球，仙女座的气态光晕在天空中隐约可见，可以进行更广泛的采样。

“这确实是一个独特的实验，因为只有借助仙女座，我们才能获得不仅沿一两个视线而且超过40条视线的晕圈信息，”莱纳解释说。“这是捕捉我们银河系之外的银河系光环复杂性的开创性成果。”

实际上，仙女座星系是宇宙中唯一可以通过哈勃进行这项实验的星系。只有使用对紫外线敏感的未来太空望远镜，科学家才能在组成“本地群”的大约30个星系之外进行例行的这类实验。

“因此，AMIGA项目也给我们带来了未来的一瞥，”莱纳说。

研究小组的发现发表在8月27日的《天体物理学杂志》上。

参考：“ AMIGA项目：尼古拉斯·莱纳，萨曼莎·C·贝雷克，J·克里斯托弗·霍克，巴特·P·沃克，杰森·图姆林森，爱德华·J·詹金斯，J·泽维尔·普罗卡斯卡，拉莫那·奥古斯丁，索霍吉，克劳德·安德烈·福谢-吉盖尔，扎卡里·哈芬（Jachary Hafen），莫莉·S·皮普尔斯（Molly S. Peeples），凯特·巴格（Kat A.Barger），米歇尔·A·伯格（Rongmon Bordoloi），托马斯·布朗（Thomas M.约翰·M·奥米拉（John M.O'Meara），皮萨诺（DJ Pisano），约瑟夫·里鲍多（Joseph Ribaudo）和杰西卡·维克（Jessica K.Werk），2020年8月27日，《天体物理学杂志》。
10.3847 / 1538-4357 / aba49c

哈勃太空望远镜是美国宇航局与欧洲航天局（ESA）之间国际合作的项目。NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）进行哈勃科学行动。STScI由位于华盛顿特区的天文研究大学协会为NASA运营。