出人意料!在仙女座大星系近旁发现未曾见过的大片星云

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  距离我们250万光年仙女座大星系(M31)是最知名的深空天体,也是人类肉眼可以看到最远的天体之一。因为其亮度高、视直径大,几乎所有的业余天文摄影爱好者都拍摄过仙女座大星系的照片。作为本星系群中最大的成员,仙女座大星系同时也是被天文学家最深入了解的星系之一。出人意料的是,天文摄影爱好者借由长时间的曝光,竟然发现有不为人知、大面积的发射星云就在仙女座大星系的近旁,这项发现立刻为天文学界带来极大震撼!

天文摄影爱好者发现M31近旁竟有未知大型星云存在。
图说:天文摄影爱好者发现M31近旁竟有未知大型星云存在。图片来源:https://www.astrobin.com/1d8ivk/

  在2022年8月至10月,天文摄影爱好者在法国洛林(Lorraine)的不同观测地点使用口径106mm的小型望远镜观测了22个晚上,取得了24.6个小时的氧谱线([O III], 5007Å)以及22.5个小时的氢谱线(Hα, 6563Å)窄频影像后,在这个深度曝光的窄频影像中发现了令人意外的、极为黯淡的OIII云气结构,分布在M31星系的东南方约1度处。为了排除亮星光晕、光学设备或是观测地点所造成的干扰,再拍摄了另一组使用相同设备、但不同取景及不同地点拍摄的24.2小时[O III]及19.5小时Hα影像,同样也显示了相同的[O III]发射星云在相同的位置。而随后在美国加州,再使用了2组不同的器材,累积了85.5小时和24.9小时的[O III]窄频影像后,也发现了相同位置、形状和大小的黯澹[O III]发射星云,至此可说是确认发现了新的星云结构。

确认发现星云的[O III] 窄频影像。上方为48.6小时、下方为85.5小时的确认影像。
图说:确认发现星云的[O III] 窄频影像。上方为48.6小时、下方为85.5小时的确认影像。图片来源:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/acaf7e

  这个发现令天文学家感到相当意外,因为这块天区经常被各种不同波段观测过,包含X光(ROSAT)、紫外线(GALEX)、可见光(SDSS)、红外线(Planck)及无线电波(VLA FIRST)都未曾发现与这个[O III]发射谱线相同位置、外形的星云。甚至在2019年口径3.5公尺的CFHT望远镜也曾使用过[O III]滤镜对M31相同位置进行观测,却没有发现这个大范围的[O III]星云。这可能和CFHT使用较宽(Δλ =102Å)的滤镜,以及太高的解析力(0.187"/pix),可能不适合用来发现相对大范围、低亮度的发射星云。

新发现星云的高解析力影像,结合了宽频的RGB彩色影像,与[O III]和Hα的窄频影像。
图说:新发现星云的高解析力影像,结合了宽频的RGB彩色影像,与[O III]和Hα的窄频影像。图片来源:https://www.astrobin.com/1d8ivk/

  观测报告认为,这个[O III]发射星云有着弯曲的丝状结构,很类似行星状星云的外形。但由于这个星云结构中,[O III]和Hα谱线的亮度比例差异相当高,行星状星云中心的白矮星可能要高达60,000K,但此区域里似乎都没有如此高温的白矮星。而明亮的[O III]发射星云也可能来自于未知的高银纬超新星爆炸残骸,但该星云却缺乏无线电波与紫外线的辐射,也排除了这个可能。观测报告提出了另一种有趣的可能性,由于M31仙女座大星系的自行运动方向指向[O III]发射星云的方向,这片新发现的星云可能位在M31的银晕、一片已知的大型恒星流有关,甚至可能和M31与我们银河系之间的交互作用相关。关于这片星云的光谱观测正在进行中,期待不久后可以带来令人振奋的新发现。(编辑/台北天文馆谢翔宇)

资料来源:
1.美国天文学会(AAS)观测报告:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/acaf7e
2.发现团队介绍影像影片:https://youtu.be/TEMXss1Qo4E

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