M106
猎犬座螺旋星系M106
这团迷蒙的云气离大熊座很近,并受到猎犬座群星的围拱,它还有一个编号:M106。现代的望远镜观测发现它是一个宇宙岛(也就是银河系以外的一个星系),离我们约有2100万光年。M106的众多年轻的蓝色星团和红色的恒星育婴室,彰显出它美丽的漩涡臂。在这张美丽影像中很明亮的星系核心,从电波到X射线的各个波段都清晰可见,因此它是活跃星系中离我们最近的一个。一般认为这类星系会有非常明亮的核心,这是因为物质掉进中心的大质量黑洞时发出强烈辐射所造成的。螺旋星系M106的核心到底藏有什么玄机呢?M106是个由恒星和气体,所组成的漩涡盘状星系。它外观上的主要特征有两条明亮的漩涡臂,以及核心区附近的黝黑尘埃带。在下面这张照片里,靠近它漩涡臂顶端的新恒星,让它的漩涡臂显得很突出。M106的核心,会发出很强的电波和X射线辐射,而且不久之前,天文学家也发现它有两束长度和星系的大小几乎等长的喷流。M106有个很光亮的核心,天文学家相信M106的中心有个超级大黑洞,当物质在掉进大黑洞的过程中,相互剧烈摩擦,所以激发它核心附近的气团发出光亮的辉光。M106也常被称为NGC4258。M106位在北天星座猎犬座内,大小约为三万光年,用小型望远镜就能看见它。 马里兰大学的天文学家利用4架空间望远镜,可能解开了一个持续45年的迷,也就是星系M106两条朦胧的旋臂的问题。Yuxuan Yang领导的马里兰小组利用了NASA的钱德拉X射线天文台、NASA的斯必泽太空望远镜、欧洲空间局的XMM-牛顿X射线天文台的独特能力,以及NASA的哈勃太空望远镜在将近10年前获取的数据。 在这张旋涡星系M106(NGC 4258)的合成图片中,甚大天线阵的射电数据以蓝色表示,钱德拉的X射线数据以红色表示,斯必泽太空望远镜的红外数据以绿色表示。反常的旋臂发出紫色和蓝色的光芒。 M106(即NGC 4258)位于猎犬座,是2350万光年外堂皇的旋涡星系。在可见光照片中,两条突出的旋臂从明亮的星系核出发,向外盘旋。旋臂的主体是年轻的亮星,正是它们将旋臂内的气体点亮。小组成员、马里兰大学的Andrew Wilson说:“但在射电和X射线图象中,画面被另两条额外的旋臂占据,它们在两条主旋臂之间以朦胧幻影的模样出现。”这些所谓的“反常旋臂”主要成分是气体。 Yang说:“反常旋臂的性质是天文学界一个长久的疑难问题。自从1960年代初发现以来,它们就是个谜题。”通过分析XMM-牛顿、斯必泽和钱德拉的数据,马里兰大学College Park校区的Yang、Bo Li、Wilson和Christopher Reynolds证实了早先的猜测,也就是朦胧的旋臂代表了被冲击波猛烈加热过的气体区域。
先前有一些天文学家提出,反常旋臂是粒子喷流,被M106核心的超大质量黑洞抛射而出。但国立射电天文台的甚长基线射电望远镜阵和新墨西哥州甚大天线阵日后进行的观测辨认出了源自星系核的另一对喷流。Yang说:“拥有一对以上喷流的活动星系核是非常不可能的。” 2001年,Wilson、Yang和北卡罗来纳大学Chapel Hill校区的Gerald Cecil注意到,两条喷流相对星系盘有30度的倾角。但如果将喷流垂直投影到盘面上,它们会与反常旋臂完美地重合在一起。Wilson、Yang和Cecil认为这一排列并不仅仅出于巧合,并提出,喷流沿行进的方向加入气体,并形成不断膨胀的茧状结构。由于喷流距离M106的星系盘很近,茧会加热盘中的气体,并产生冲击波,将气体加热到几百万度,使其在X射线和其他波段发出明亮的辐射。
为检验这一观点,Yang和他的同事考虑了XMM-牛顿的光谱观测存档。借助XMM-牛顿的优异灵敏度,小组测量出了反常旋臂中的气体温度,还了解了气体发出的强X射线辐射在行进途中被介质吸收的情况。Yang说:“这一图景的预言之一是,反常旋臂会被喷流加热的气体逐渐推离星系盘。”XMM-牛顿的光谱数据说明,西北旋臂的X射线吸收情况比东南旋臂要更为强烈。这一结果有力地说明,东南旋臂部分位于M106星系盘的近端,而西北旋臂在一定程度上位于盘的远端。 科学家注意到,这些观测与他们的图景明显相符。最近,NASA斯必泽太空望远镜的观测档案对证实了这一解释,其红外观测清楚说明,西北旋臂的X射线辐射正被星系盘中的热气体尘埃吸收。而且钱德拉出众的图象分辨率也给出了明显证据,表明与两道喷流相互作用的气体受到了冲击波的作用。除了用于研究反常旋臂的谜题之外,小组还可以利用这些观测确定了喷流的能量,并测量其与M106中央黑洞的的关系。