M82、又被稱為雪茄星系,位於距離地球 1200 萬光年的大熊座方向。天文學家將其歸類為星暴星系,意思是他內部的恆星形成速度遠高於同等大小星系──大約是銀河系的 10 倍。近期一組天文學家使用了日本 JAXA 的 XRISM 望遠鏡,首次直接測量了從 M82 中心恆星活動劇烈區域噴湧而出的超高溫氣體的速度。相關研究成果論文於 3 月 25 日發表在《自然》期刊上。
依據像M82這樣星暴星系的經典模型,天文學家認為星系中心附近恆星形成和超新星爆炸產生的衝擊波,會加熱氣體,進而引發強勁的星系風。然而,以前的天文學家並無法測量星系風的速度,理論模型所做出的假設自然也無從驗證。不過有了XRISM望遠鏡之後,科學家終於得以對M82進行更深入的研究。
XRISM望遠鏡是由日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)主導的X射線太空望遠鏡,並和美國太空總署(NASA)及歐洲太空總署(ESA)合作開發觀測設備。研究人員利用XRISM望遠鏡上的Resolve儀器收集到的數據進行了計算。Resolve儀器可以觀察星系中心過熱鐵的X射線訊號來精確測量「熱風」的速度。
從XRISM望遠鏡測量到的鐵和其他元素的X射線輻射量研判,「熱風」的源頭高達攝氏2,500萬度。高溫對氣體施加壓力,並將其向外推,因而形成了熱星系風。另外,在M82星系中,由於中心附近的高溫物質快速地向兩個方向移動,鐵光譜線因都卜勒效應而被拉長,光譜線的寬度也就顯示含鐵物質的速度。研究人員發現,這股熱風以每小時超過300多萬公里的速度移動,速度比預期的略快。

▲ XRISM望遠鏡Resolve儀器所獲得的光譜線,右上則是Xtend儀器拍攝的M82影像。

▲ 左圖是實驗室獲得的鐵-25譜線,右圖是XRISM從M82中心觀測到的譜線。由於都卜勒效應,M82的譜線比實驗室觀測到的譜線更寬。
透過XRISM望遠鏡對M82的觀測,將有助於科學家改進星暴星系的模型。相關研究成果,或許能在未來幫助科學家更加認識這些星系的運作機制。
(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖的M82影像是綜合了NASA的錢德拉X射線望遠鏡以及哈伯、史匹哲太空望遠鏡的觀測數據。小圖則是錢德拉X射線望遠鏡拍攝的星系中心區域,劇烈的恆星活動正是引發大規模外流的源頭;圖片來源:NASA)






