中国天眼首次探测到河外星系中性氢发射线，或助暗物质研究

500米口径球面射电望远镜（FAST）。  新华社 资料图

中新社北京7月2日消息，记者2日从中国科学院（中科院）国家天文台获悉，中科院南美天文中心程诚等科研人员利用俗称中国“天眼”的500米口径球面射电望远镜（FAST）的19波束接收机，对一批低红移恒星形成星系样本中的4个星系进行先导观测，成功探测到3个星系的中性氢发射线。

这项重要天文学研究成果论文已被国际天文学权威期刊《天文学和天体物理学通信》（A&A Letter）接收，也是FAST公开发表的观测结果中第一次明确探测到银河系外星系（河外星系）的中性氢发射线。

FAST是当今世界上口径最大、灵敏度最高的天文射电望远镜，河外星系的中性氢观测是FAST的重要科学目标之一。在本次观测过程中，FAST仅用5分钟曝光时间即探测到河外星系的中性氢信号，展示出极高的灵敏度。

程诚介绍说，作为星系的原初气体成分，中性氢是星系中分布的最延展的重子物质结构，星系的一氧化碳（CO）谱线的辐射则主要来自星系中心区域，因此借助中性氢和CO这两种谱线速度和流量分布，科学家可以估计不同半径处的星系动力学质量，进而研究星系的重子和暗物质的分布。

FAST最新观测到的中性氢谱线数据估计得到的星系动力学质量比观测到的重子质量高一个量级，而此前通过CO谱线估计得到的星系动力学质量和重子质量非常接近。“这一结果表明我们有可能借助中性氢和CO谱线的观测数据来研究星系的暗物质分布”。

中科院国家天文台称，这次FAST观测的星系样本选自中科院南美天文中心程诚和智利瓦尔帕莱索大学天文学家爱德华多·伊巴尔（Eduardo Ibar）教授合作的巡天项目“瓦尔帕莱索阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵发射线巡天”，这批星系有从紫外到远红外的完整的多波段测光数据，以及斯隆数字巡天光纤光谱、赫歇尔空间天文台远红外谱线数据等。

在智利访问期间，程诚和来自智利、英国、美国等天文学家一起合作申请到位于智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵和甚大望远镜观测时间，对这批星系开展了高分辨的CO气体和光学/近红外集成视场摄谱仪观测。这些观测数据非常适合研究银河系近邻星系的恒星形成过程、气体的电离源、气体的动力学性质、星系的恒星形成效率等课题，中外科研团队也已经得到一批非常重要的科研成果。

程诚表示，尽管此前已有大量多波段观测数据，但为了研究星系的转动速度、中性氢质量和尺寸、星系暗物质比例等课题，仍然非常需要中性氢的观测，中科院南美天文中心课题组正计划申请更多FAST观测时间，对成功探测到中性氢发射线的河外星系样本进行更多观测研究。

（原题为《中国“天眼”首次探测到河外星系中性氢发射线 或助暗物质研究》）