M106
獵犬座螺旋星系M106
這團(tuán)迷蒙的云氣離大熊座很近,并受到獵犬座群星的圍拱,它還有一個(gè)編號(hào):M106。現(xiàn)代的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)發(fā)現(xiàn)它是一個(gè)宇宙島(也就是銀河系以外的一個(gè)星系),離我們約有2100萬(wàn)光年。M106的眾多年輕的藍(lán)色星團(tuán)和紅色的恒星育嬰室,彰顯出它美麗的漩渦臂。在這張美麗影像中很明亮的星系核心,從電波到X射線的各個(gè)波段都清晰可見(jiàn),因此它是活躍星系中離我們最近的一個(gè)。一般認(rèn)為這類星系會(huì)有非常明亮的核心,這是因?yàn)槲镔|(zhì)掉進(jìn)中心的大質(zhì)量黑洞時(shí)發(fā)出強(qiáng)烈輻射所造成的。螺旋星系M106的核心到底藏有什么玄機(jī)呢?M106是個(gè)由恒星和氣體,所組成的漩渦盤(pán)狀星系。它外觀上的主要特征有兩條明亮的漩渦臂,以及核心區(qū)附近的黝黑塵埃帶。在下面這張照片里,靠近它漩渦臂頂端的新恒星,讓它的漩渦臂顯得很突出。M106的核心,會(huì)發(fā)出很強(qiáng)的電波和X射線輻射,而且不久之前,天文學(xué)家也發(fā)現(xiàn)它有兩束長(zhǎng)度和星系的大小幾乎等長(zhǎng)的噴流。M106有個(gè)很光亮的核心,天文學(xué)家相信M106的中心有個(gè)超級(jí)大黑洞,當(dāng)物質(zhì)在掉進(jìn)大黑洞的過(guò)程中,相互劇烈摩擦,所以激發(fā)它核心附近的氣團(tuán)發(fā)出光亮的輝光。M106也常被稱為NGC4258。M106位在北天星座獵犬座內(nèi),大小約為三萬(wàn)光年,用小型望遠(yuǎn)鏡就能看見(jiàn)它。 馬里蘭大學(xué)的天文學(xué)家利用4架空間望遠(yuǎn)鏡,可能解開(kāi)了一個(gè)持續(xù)45年的迷,也就是星系M106兩條朦朧的旋臂的問(wèn)題。Yuxuan Yang領(lǐng)導(dǎo)的馬里蘭小組利用了NASA的錢(qián)德拉X射線天文臺(tái)、NASA的斯必澤太空望遠(yuǎn)鏡、歐洲空間局的XMM-牛頓X射線天文臺(tái)的獨(dú)特能力,以及NASA的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在將近10年前獲取的數(shù)據(jù)。 在這張旋渦星系M106(NGC 4258)的合成圖片中,甚大天線陣的射電數(shù)據(jù)以藍(lán)色表示,錢(qián)德拉的X射線數(shù)據(jù)以紅色表示,斯必澤太空望遠(yuǎn)鏡的紅外數(shù)據(jù)以綠色表示。反常的旋臂發(fā)出紫色和藍(lán)色的光芒。 M106(即NGC 4258)位于獵犬座,是2350萬(wàn)光年外堂皇的旋渦星系。在可見(jiàn)光照片中,兩條突出的旋臂從明亮的星系核出發(fā),向外盤(pán)旋。旋臂的主體是年輕的亮星,正是它們將旋臂內(nèi)的氣體點(diǎn)亮。小組成員、馬里蘭大學(xué)的Andrew Wilson說(shuō):“但在射電和X射線圖象中,畫(huà)面被另兩條額外的旋臂占據(jù),它們?cè)趦蓷l主旋臂之間以朦朧幻影的模樣出現(xiàn)?!边@些所謂的“反常旋臂”主要成分是氣體。 Yang說(shuō):“反常旋臂的性質(zhì)是天文學(xué)界一個(gè)長(zhǎng)久的疑難問(wèn)題。自從1960年代初發(fā)現(xiàn)以來(lái),它們就是個(gè)謎題?!蓖ㄟ^(guò)分析XMM-牛頓、斯必澤和錢(qián)德拉的數(shù)據(jù),馬里蘭大學(xué)College Park校區(qū)的Yang、Bo Li、Wilson和Christopher Reynolds證實(shí)了早先的猜測(cè),也就是朦朧的旋臂代表了被沖擊波猛烈加熱過(guò)的氣體區(qū)域。
先前有一些天文學(xué)家提出,反常旋臂是粒子噴流,被M106核心的超大質(zhì)量黑洞拋射而出。但國(guó)立射電天文臺(tái)的甚長(zhǎng)基線射電望遠(yuǎn)鏡陣和新墨西哥州甚大天線陣日后進(jìn)行的觀測(cè)辨認(rèn)出了源自星系核的另一對(duì)噴流。Yang說(shuō):“擁有一對(duì)以上噴流的活動(dòng)星系核是非常不可能的?!?/span> 2001年,Wilson、Yang和北卡羅來(lái)納大學(xué)Chapel Hill校區(qū)的Gerald Cecil注意到,兩條噴流相對(duì)星系盤(pán)有30度的傾角。但如果將噴流垂直投影到盤(pán)面上,它們會(huì)與反常旋臂完美地重合在一起。Wilson、Yang和Cecil認(rèn)為這一排列并不僅僅出于巧合,并提出,噴流沿行進(jìn)的方向加入氣體,并形成不斷膨脹的繭狀結(jié)構(gòu)。由于噴流距離M106的星系盤(pán)很近,繭會(huì)加熱盤(pán)中的氣體,并產(chǎn)生沖擊波,將氣體加熱到幾百萬(wàn)度,使其在X射線和其他波段發(fā)出明亮的輻射。
為檢驗(yàn)這一觀點(diǎn),Yang和他的同事考慮了XMM-牛頓的光譜觀測(cè)存檔。借助XMM-牛頓的優(yōu)異靈敏度,小組測(cè)量出了反常旋臂中的氣體溫度,還了解了氣體發(fā)出的強(qiáng)X射線輻射在行進(jìn)途中被介質(zhì)吸收的情況。Yang說(shuō):“這一圖景的預(yù)言之一是,反常旋臂會(huì)被噴流加熱的氣體逐漸推離星系盤(pán)。”XMM-牛頓的光譜數(shù)據(jù)說(shuō)明,西北旋臂的X射線吸收情況比東南旋臂要更為強(qiáng)烈。這一結(jié)果有力地說(shuō)明,東南旋臂部分位于M106星系盤(pán)的近端,而西北旋臂在一定程度上位于盤(pán)的遠(yuǎn)端。 科學(xué)家注意到,這些觀測(cè)與他們的圖景明顯相符。最近,NASA斯必澤太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)檔案對(duì)證實(shí)了這一解釋,其紅外觀測(cè)清楚說(shuō)明,西北旋臂的X射線輻射正被星系盤(pán)中的熱氣體塵埃吸收。而且錢(qián)德拉出眾的圖象分辨率也給出了明顯證據(jù),表明與兩道噴流相互作用的氣體受到了沖擊波的作用。除了用于研究反常旋臂的謎題之外,小組還可以利用這些觀測(cè)確定了噴流的能量,并測(cè)量其與M106中央黑洞的的關(guān)系。