邱科平教授团队发现银河系中距离最远的大尺度结构:最长的气态纤维还是新的旋臂?

国家大科技基础设施FAST望远镜("中国天眼")南京大学天文与空间科学学院邱科平教授团队在距离银河系中心22 kpc1 kpc约为3262光年)的地方发现了一条长度5 kpc的中性氢结构根据其形态将其命名为"香蒲"(Cattail根据分析可能是目前银河系中距离最远尺度最长的巨纤维结构或者是一段新的旋臂1中蓝色虚线所示

图1: 背景为目前对银河系结构认识的概念性展示(R. Hurt: NASA/JPL-Caltech/SSC),蓝色虚线为本次发现的"香蒲"结构所在位置,绿色虚线是同时发现的外盾牌-半人马臂的延伸。

近年来,基于赫歇尔(Herschel)空间天文台等设备的观测,天文学家发现银河系星际气体普遍呈现出纤维状或丝状结构。在多层次的气体纤维结构中,长度大于10 pc(1 pc约为3.26光年)的被称为巨纤维结构。到目前为止,银河系已发现的巨纤维结构中,尺度最大的约长1 kpc,与银河系中心距离最远为12 kpc。绝大部分巨纤维结构都是基于分子气体探针发现的。

   FAST是目前世界上口径最大的射电望远镜,能够给出分辨率和灵敏度综合性能最好的中性氢21厘米谱线数据。结合FAST和最新的全天中性氢巡天项目HI4PI的数据,邱科平教授团队发现"香蒲"的总长度和银心距离都远大于以往所发现的巨纤维结构。研究团队提出了两种可能性:(1)"香蒲"是银河系中距离最远、尺度最长的巨纤维结构,然而,理论模型预言巨纤维结构一般与旋臂成协,而在"香蒲"视线方向上已知的旋臂离银心最远也只有15 kpc,那么在银心距为22 kpc的地方如何产生这样的巨纤维结构?这个问题目前没有好的答案;(2)这是一段新的、银心距为22 kpc的旋臂,但是研究发现它的银纬高度并不完全满足这个距离上物理银盘的翘曲程度。因此,无论哪一种可能性,都与目前的银河系结构图像有显著偏差。"香蒲"的发现为我们认识银河系结构提供了新的视角。此外,此项工作还证认出外盾牌-半人马臂在银经70度到100度之间的新的延伸结构(图1中绿色虚线所示)。

该项研究成果将以"银河系中最大气体纤维状结构或一段新旋臂的阿发现(The discovery of the largest gas filament in our Galaxy, or a new spiral arm?)"为题在近期《天体物理学快报》(The Astrophysical Journal Letters)发表。所有作者均来自于南京大学,邱科平教授为该论文通讯作者,博士后李翀为第一作者。据了解,该论文也是FAST第一篇谱线成图工作。该工作得到了科技部重点研发计划与国家自然科学基金的资助。


文章链接:https://arxiv.org/abs/2108.01905