中国天眼联手韦伯望远镜，揭开3亿光年外，星系气体结构之谜

　　在贵州平塘县大窝凼洼地，有一口巨大的锅填满了山谷。
　　这里就是全球最大的射电望远镜所在地，被称为中国天眼，自落成启用以来，帮助全世界的科学家在天文学领域取得了一系列的科研成果，拓展了人类探索宇宙的视野。
　　近日，由中科院天文台研究员徐聪领导的国际团队再次通过天眼有了新发现：一个宇宙中目前已知最大的原子气体结构，直径达到了200万光年，比银河系还要大20倍。
　　FAST作为一名深空猎手，它最擅长的就是冲出太阳系乃至银河系，探寻宇宙的秘密。宇宙中所有天体的起源都不开原子气体，而它们的归宿最终也是一团中性原子氢气，所以观测宇宙中的气体，是天体物理学中一项非常重要的研究。
　　这些弥散原子气体所发出的辐射非常微弱，尤其是来自深空的气体团更难以观测，不过得益于中国天眼的超高灵敏度，使观测那些气体团不再是一件艰难的事，经过研究分析，科研团队最终把观测目标设定为著名的致密星系群斯蒂芬五重奏。
　　斯蒂芬五重奏位于距离地球两亿光年外的飞马座，自1877年被法国天文学家斯蒂芬发现后，它就一直备受关注，此前这一天曾先后被阿雷西博射电望远镜、绿岸射电望远镜和甚大阵列做过4次观测，但结果都不尽人意。
　　它们都只能探测到星系群中心70平方角分区域中的几个大质量星系附近的氢原子的分布，由于数据不够灵敏，这些只能用来研究星系群中的中性氢辐射。
　　要想探寻到更延展的中性氢辐射，还需要更详尽的数据，FAST很适合这一任务，它是全世界最大的单口径射电望远镜，并且单口径更适合探测这种弥散的中性氢气体，同时它还配备了世界首台19波束L波段接收机，这台接收机覆盖的天区面积范围也非常大，一次就能得到19个位置的数据。
　　得益于此，FAST最终只用了22。4个小时就完成了对该天区304个位置的射电观测，获得了斯蒂芬五重奏周围巨大而稀薄的氢原子气体。
　　包裹斯蒂芬五重奏的气体云宽度达到了200万光年，是迄今为止人类发现的最大的原子气体结构。
　　研究表明，这团气体云已经存在了大约10亿年的时间，它们可能跟斯蒂芬五重奏早期形成时星系间的相互作用有关，在原子气体云中，原子氢比其他物质具有更大的自由度，当星系之间发生一些变化时，氢会首先向四处扩散。
　　所以这团云中的氢就像时间胶囊，我们只要对它加以研究，就能知道10亿年前这里发生过什么。
　　除了体积巨大以外，这团气体云还有一点很不寻常：
　　它很稀薄，一般来说，像它这么稀薄的中性氢很可能被宇宙紫外背景辐射电离，氢原子失去电子，变成游离的质子并带上正电子，所以这种弥散的中性氢结构很难长期存在，而这团气体却没有被辐射电离，依然保持着中性。
　　这意味着这团云可能是星系形成时的遗留物，也可能是远古时期两个星系碰撞时，从星系内部释放出来的。
　　无论如何，这都表明宇宙中可能存在大尺度的低密度原子气体结构。
　　斯蒂芬五重奏是一个极其绚丽的星系群，韦伯望远镜的首批照片就是它们的合并过程，此前哈勃望远镜也曾对斯蒂芬五重奏星系群进行成像，但韦伯望远镜揭示了更多的前所未有的细节，我们能够清晰地观察正在合并的星系是如何干扰周围的气体以及影响内部恒星形成速度的。
　　五个星系合并在一起也被称为克森致密群92HCG92，虽然叫它五重奏，但实际上只有四个星系参与了合并，显然左边的NGC7320没有参与这次合并，NCG7320距离地球4000万光年，而其他四个星系则距离地球2。9亿光年，相比之下它已经离我们很近了。
　　最上面的星系叫NGC7319，它的中心是一个非常活跃的黑洞，同时也是一个相当于2400万倍太阳质量的超大质量黑洞。
　　它在吸积物质，同时通过图像可以观察到水平驱动喷流，并释放出相当于400亿个太阳的光能，早期宇宙中这样的黑洞非常常见，过热的流入物质可以为核心高能黑洞提供充足的燃料。
　　利用近红外光谱仪和中红外光谱仪，韦伯提供了星系核心光谱特征的图像数据集合，它穿透了笼罩在周围的尘埃带，直达黑洞附近的热气体，甚至测量出了粒子射流流出的速度，科技的加持，让我们能够看得更远更细致，离真理也就更近一些。