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光晕 耀变体发出耀眼的光，在宇宙中传播50亿光年，终于到达了银河系

欧洲航天局XMM-牛顿卫星发现，潜伏在银河系光晕中的气体，达到的温度比之前想象的要高得多，化学成分也与预测的不同，这对我们对银河系家园的理解提出了挑战。光晕是一个围绕星系的由气体、恒星和不可见暗物质组成的广阔区域。它是星系的关键组成部分，连接着更广阔的星际空间，因此被认为在星系演化中扮演着重要角色。



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到目前为止，银河系的光晕被认为是含有单一温度的热气体，这种气体的确切温度取决于星系质量。然而，一项利用欧空局xmm-牛顿X射线空间观测站的新研究表明，银河系光晕包含了三种不同的热气体成分，其中最热的一种比之前认为的要热10倍。这是第一次不仅在银河系，而且在任何星系中都发现了多种以这种方式构造的气体成分。这项新研究的主要作者、俄亥俄州立大学的研究生桑斯克里蒂·达斯(Sanskriti Das)说：



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原以为银河系光晕中的气体温度在10000度到100万度左右，但事实证明，银河系光晕中的一些气体，可以达到酷热的1000万度。虽然研究人员认为，在星系最初形成时，气体会被加热到100万度左右，但不确定这个成分是如何变得如此热的。这可能是由于银河系内恒星盘发出的恒星风所致。这项研究使用了XMM-牛顿卫星上的两种仪器：反射光栅光谱仪(RGS)和欧洲光子成像相机(EPIC)。EPIC被用来研究光晕发出的光，RGS被用来研究光晕是如何影响和吸收通过它的光的。


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为了探测银河系吸收中的光晕，天文学家们观察到了耀变体：这是一个非常活跃、能量很高遥远星系的核心，正在发出强烈的光束。在这束耀眼的X射线在宇宙中传播了近50亿光年，在到达XMM-牛顿卫星探测器之前，也穿过了我们银河系的光晕，因此掌握了这个气态区域性质的线索。与之前通常持续一到两天的银河系光晕X射线研究不同，该团队进行了为期三周的观测，所以能够探测到通常太微弱而看不见的信号。



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同样来自俄亥俄州立大学、桑斯克里蒂顾问的合著者斯米塔·马图尔说：我们分析了耀变体的光，并将重点放在了个别光谱特征上：光的特征可以告诉我们它在途中经过的物质。有一些特定信号只存在于特定的温度下，所以能够确定光晕气体一定有多热，才能像它那样影响耀眼的光。银河系热晕也被比氦更重的元素大大增强，氦通常是在恒星生命的后期产生。这表明，这个光晕接收了某些恒星在其生命周期和最后阶段创造的物质，并在它们死亡时抛出到太空中。



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到目前为止，科学家们主要在寻找氧，因为它丰富，因此比其他元素更容易找到。本研究更为详细：不仅观察了氧气，还观察了氮、氖和铁，发现了一些非常有趣的结果。科学家们预计，光晕包含的元素比例与太阳中的元素比例相似。然而，研究人员注意到光晕中的铁比预期要少，这表明光晕已经被大质量的垂死恒星富集，而且氧也更少，这可能是因为光晕中的尘埃粒子吸收了这种元素。这完全出乎意料，告诉我们关于银河系是如何演化成今天的银河系。



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新发现的热气成分还具有更广泛含义，影响我们对宇宙的整体理解。银河系包含的质量比预期要小得多：这就是所谓的“失踪物质问题”，因为我们观察到的与理论预测不符。欧空局普朗克宇宙飞船从其对宇宙的长期测绘中预测，宇宙中略低于5%的质量，应该以“正”物质的形式存在，如组成恒星、星系、行星等的那种物质。罗马天文学协会和哈佛史密森天体物理中心的合著者法布里齐奥·尼卡斯特罗说：



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然而，当把我们看到的一切加在一起时，其数字与这个预测相去甚远，那么其余的在哪里呢？一些人认为它可能隐藏在星系周围延伸的大质量光晕中，这让我们的发现非常令人兴奋。由于银河系光晕的这一热成分以前从未见过，所以它可能在之前的分析中被忽略了，因此可能包含了大量的这种“缺失”物质。ESA XMM-牛顿卫星项目科学家Norbert Schartel说：这些观测为银河系及其光晕的热和化学史提供了新见解，并挑战了我们对星系形成和演化的知识。

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