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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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上海天文臺等發(fā)布最新HI 21cm吸收觀測結(jié)果

2020-12-11 上海天文臺

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語音播報

　　氫（HI）是宇宙中較豐富的元素，是星系中形成恒星的重要原料。觀測發(fā)現(xiàn)，高紅移^[1]天體系統(tǒng)的恒星形成率較高，因此，科研人員預(yù)計高紅移星系中冷氫氣的相對含量（豐度）較高。但實際觀測發(fā)現(xiàn)高紅移星系中探測到的HI 21cm吸收線的比例低^[2]。

　　針對上述差異，已有研究認為，來自星系中心活動星系核的強烈紫外線輻射可能會電離周圍的星際介質(zhì)，降低中性氣體含量，從而降低HI吸收強度，以致探測不到。科研人員指出，活動星系核存在一個截止紫外光度，在這個光度之上，一個典型的宿主星系中所有的中性氫都會被完全電離，無法探測到HI 21cm吸收。

　　近日，中國科學(xué)院上海天文臺博士后Aditya、研究員安濤及合作者獲得了對該解釋提出挑戰(zhàn)的新發(fā)現(xiàn)，在紫外光度5倍于截止紫外光度的天體中探測到中性氫存在的強有力證據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《英國皇家天文學(xué)會月刊》（MNRAS）上。

　　在明亮的背景射電源（如活動星系核）照射下，處于前景的中性氫產(chǎn)生吸收，即波長在21厘米處的HI吸收（HI 21cm吸收線）。HI 21cm吸收線觀測是射電天文中探測星系中氣體含量和研究其物理性質(zhì)的一種常用技術(shù)。和中性氫的發(fā)射線相比，HI 21cm吸收線的觀測技術(shù)能夠用于探測更遠距離（更高紅移）的天體系統(tǒng)。此外，通過HI 21cm吸收線觀測的研究對象是溫度低的氫氣，這些冷氫氣是分子態(tài)氫氣的前身，分子態(tài)氫氣是恒星形成的原料，因此HI 21cm吸收線為研究星系、尤其是遙遠宇宙中星系的恒星活動的初始狀態(tài)提供了關(guān)鍵信息。

　　該研究關(guān)注的是距離我們約119億光年（紅移約3.5）的射電源（8C 0604+728），是目前已探測到中性氫吸收的最高紅移天體之一。研究利用已有的光學(xué)光譜，估算出中央活動星系核的紫外光度，發(fā)現(xiàn)這一光度是上述提及的紫外光度分界線的5倍左右。2018年，研究人員利用升級后的巨大米波射電望遠鏡（upgraded Giant Meterwave Radio Telescope；uGMRT），觀測到該天體的HI 21cm吸收譜。在射電和光學(xué)光譜中，研究人員分別通過HI 21cm和氫的萊曼譜線，均探測到中性氣體，這表明中性氫氣能夠在高紅移活動星系核中“存活”。

　　“紫外輻射強勢，仍有中性氫幸存”，安濤表示，該觀測結(jié)果預(yù)示高紅移星系的中性氣體含量可能比預(yù)想的高得多，即使活動星系核的紫外線輻射通過電離，部分降低了宿主星系的中性氫含量，但仍有中性氫氣體因其較高的密度而未被電離，得以存活。下一步還需開展大樣本的深度觀測，探究高紅移星系是否普遍具有超高的中性氣體含量，這對理解高紅移星系中恒星的形成具有重要意義。

　　[1]紅移是指物體的電磁輻射由于某種原因頻率降低的現(xiàn)象。這里的紅移指宇宙學(xué)紅移，即由于宇宙膨脹所造成的天體光譜張觀察到的紅移現(xiàn)象。

　　[2]研究人員已在超過150個低紅移（z<1）星系和活動星系核中探測到HI 21cm吸收，但在高紅移下，只有少數(shù)（約10個）探測被發(fā)現(xiàn)和公開報道。

　　論文鏈接

2018年利用uGMRT觀測到的HI 21cm吸收譜

　　氫（HI）是宇宙中較豐富的元素，是星系中形成恒星的重要原料。觀測發(fā)現(xiàn)，高紅移[1]天體系統(tǒng)的恒星形成率較高，因此，科研人員預(yù)計高紅移星系中冷氫氣的相對含量（豐度）較高。但實際觀測發(fā)現(xiàn)高紅移星系中探測到的HI 21cm吸收線的比例低[2]。
　　針對上述差異，已有研究認為，來自星系中心活動星系核的強烈紫外線輻射可能會電離周圍的星際介質(zhì)，降低中性氣體含量，從而降低HI吸收強度，以致探測不到?？蒲腥藛T指出，活動星系核存在一個截止紫外光度，在這個光度之上，一個典型的宿主星系中所有的中性氫都會被完全電離，無法探測到HI 21cm吸收。
　　近日，中國科學(xué)院上海天文臺博士后Aditya、研究員安濤及合作者獲得了對該解釋提出挑戰(zhàn)的新發(fā)現(xiàn)，在紫外光度5倍于截止紫外光度的天體中探測到中性氫存在的強有力證據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《英國皇家天文學(xué)會月刊》（MNRAS）上。
　　在明亮的背景射電源（如活動星系核）照射下，處于前景的中性氫產(chǎn)生吸收，即波長在21厘米處的HI吸收（HI 21cm吸收線）。HI 21cm吸收線觀測是射電天文中探測星系中氣體含量和研究其物理性質(zhì)的一種常用技術(shù)。和中性氫的發(fā)射線相比，HI 21cm吸收線的觀測技術(shù)能夠用于探測更遠距離（更高紅移）的天體系統(tǒng)。此外，通過HI 21cm吸收線觀測的研究對象是溫度低的氫氣，這些冷氫氣是分子態(tài)氫氣的前身，分子態(tài)氫氣是恒星形成的原料，因此HI 21cm吸收線為研究星系、尤其是遙遠宇宙中星系的恒星活動的初始狀態(tài)提供了關(guān)鍵信息。
　　該研究關(guān)注的是距離我們約119億光年（紅移約3.5）的射電源（8C 0604+728），是目前已探測到中性氫吸收的最高紅移天體之一。研究利用已有的光學(xué)光譜，估算出中央活動星系核的紫外光度，發(fā)現(xiàn)這一光度是上述提及的紫外光度分界線的5倍左右。2018年，研究人員利用升級后的巨大米波射電望遠鏡（upgraded Giant Meterwave Radio Telescope；uGMRT），觀測到該天體的HI 21cm吸收譜。在射電和光學(xué)光譜中，研究人員分別通過HI 21cm和氫的萊曼譜線，均探測到中性氣體，這表明中性氫氣能夠在高紅移活動星系核中“存活”。
　　“紫外輻射強勢，仍有中性氫幸存”，安濤表示，該觀測結(jié)果預(yù)示高紅移星系的中性氣體含量可能比預(yù)想的高得多，即使活動星系核的紫外線輻射通過電離，部分降低了宿主星系的中性氫含量，但仍有中性氫氣體因其較高的密度而未被電離，得以存活。下一步還需開展大樣本的深度觀測，探究高紅移星系是否普遍具有超高的中性氣體含量，這對理解高紅移星系中恒星的形成具有重要意義。
　　[1]紅移是指物體的電磁輻射由于某種原因頻率降低的現(xiàn)象。這里的紅移指宇宙學(xué)紅移，即由于宇宙膨脹所造成的天體光譜張觀察到的紅移現(xiàn)象。
　　[2]研究人員已在超過150個低紅移（z<1）星系和活動星系核中探測到HI 21cm吸收，但在高紅移下，只有少數(shù)（約10個）探測被發(fā)現(xiàn)和公開報道。
　　論文鏈接
　　2018年利用uGMRT觀測到的HI 21cm吸收譜
　　

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