韓金林領銜國家天文臺“王綬琯巡天突擊隊”成員；右圖：《中國科學：物理學 力學 天文學》專題封面。國家天文臺 供圖

中新網北京12月10日電 （記者 孫自法）利用被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST），中國科學院國家天文臺韓金林研究員領導科研團隊最新完成的一項研究，揭示出銀河系星際介質前所未見的高畫質細節，獲得銀河系氣體高畫質影象。

該科研團隊在搜尋銀河系內脈衝星的過程中，順帶同步記錄了星際介質的譜線資料，揭示出銀河系中性氫氣體的精緻結構和電離氣體的瀰漫特徵。他們還測量大量闇弱脈衝星的法拉第效應，顯現出銀河系內深遠區域的磁場特徵，並新證認出兩例超新星爆炸的遺蹟。

這一系列重要研究成果對理解銀河系內的星際生態迴圈有重要意義，相關論文作為特別專題，12月10日在中國綜合國際期刊《中國科學：物理學 力學 天文學》（SCPMA）上發表。

FAST揭示的銀河系星際空間電離氣體分佈圖（速度區間-40km/s到+120km/s的累積）。國家天文臺 供圖

銀河系星際介質隱藏恆星生死奧秘

韓金林研究員介紹說，璀璨群星聚集夜空形成一條橫亙蒼穹的銀河。作為人類在浩瀚宇宙中的家園，銀河系的結構和組成依然有很多謎團：銀河內千億恆星之間的廣袤星際空間並非虛無，而是充滿了稀薄的星際介質，其中瀰漫分佈的氫原子氣體輻射出頻率為1420兆赫茲（MHz）的譜線；稠密氫原子匯聚冷卻，形成氫分子云團，在高密度雲團核心中孕育出新一代恆星；新生的明亮恆星能電離周圍氣體。

恆星由生到死、不斷演化，其中一些最終爆炸成為超新星，產生超新星遺蹟和脈衝星。爆炸激波能壓縮星際空間的氣體，將電子加速到接近光速。這些高速電子在星際磁場中運動，輻射微弱的無線電波。銀河系星際介質隱藏了恆星生生死死的奧秘，一直是天文學家不斷探索的目標。

FAST揭示的銀河星際氫原子氣體分佈圖（速度區間-150km/s到+150km/s的累積）。國家天文臺 供圖

設計並啟動銀道面脈衝星快照巡天

韓金林指出，“中國天眼”是目前世界上靈敏度最高的單口徑射電望遠鏡，因為配備有高靈敏度的L波段19波束製冷接收機，使它成為發現脈衝星、研究銀河系星際介質的利器。研究團隊於2019年巧妙設計並啟動銀道面脈衝星快照巡天，至今不到3年時間已發現500多顆脈衝星，亮度比之前發現的脈衝星闇弱一個量級。他們在搜尋脈衝星的同時，同步記錄了星際氣體輻射的譜線資料，兼具高靈敏度、高頻譜解析度、高空間解析度的特徵，是研究銀河系結構和星際生態迴圈極其寶貴的資源。該團隊最近完成銀河系第一個區域譜線資料的處理，釋出銀河系星際空間原子氣體、電離氣體、磁場以及無線電輻射的最新研究結果。

在第一次資料釋放中，“中國天眼”探測了銀經33度至55度、銀緯±2度之間共88平方度天區的中性氫原子氣體的天空分佈圖，雖然精細校準還在進行之中，初步結果已經是國際上迄今為止靈敏度最高的氫原子氣體探測，展示出氫原子氣體分佈前所未有的細節特徵，甚至探測到距離銀河系中心6萬光年之外、其他望遠鏡都看不清的小小云團，為銀河系的氣體動力學研究和旋臂結構等前沿課題提供高質量觀測資料集。澳大利亞的Dickey教授點評認為，“與之前的所有探測銀河系氫原子氣體巡天相比，中國天眼的譜線測量在角解析度和靈敏度上的提高令人印象深刻，第一篇論文的發表是一個具有里程碑意義的成就”。

星際空間電離氣體是銀河系中最後一個尚未深究的主要組分。韓金林團隊還處理了這個銀河系區域的氫原子複合線，得到了星際空間的電離氣體的分佈，揭示出由明亮恆星電離的高亮度區域和未知來源的瀰漫氣體，結構相當豐富，為銀河系內氣體的生態迴圈和恆星形成研究提供不可或缺的難得資料集。美國國家天文臺專家稱，“這是迄今為止探測靈敏度最高的射電覆合線巡天，因為具有足夠高的空間解析度，可以將瀰漫的電離氣體成分與恆星周邊電離區域分辨開來。對瀰漫氣體而言，FAST這樣的大望遠鏡可以做最佳探測”。

最新發表系列特別專題論文的期刊封面。國家天文臺 供圖

研究確認兩個超新星爆炸產生遺蹟

銀河系星際介質中，磁場瀰漫於整個星系，極難測量和研究。韓金林團隊依靠“中國天眼”的靈敏度優勢，新測量134顆銀暈闇弱脈衝星的偏振和法拉第效應，研究出銀暈磁場強度約為2微高斯。利用新測量的銀盤脈衝星的法拉第效應資料，還得到銀河更遙遠區域內磁場方向反轉的證據。他們認為，如果沒有“中國天眼”，將很難開展如此深遠範圍的星際磁場探測。

作為“中國天眼”對星際無線電連續譜輻射特徵的探測試驗，該團隊利用FAST對銀河系內5度×7度天區進行掃描成像，結果確認兩個大的闇弱無線電輻射結構（G203。1+6。6和 G206。7+5。9）是超新星爆炸產生的殼層遺蹟，其中一個距離太陽很近，僅有約1400光年。到目前為止，人類已知的超新星遺蹟僅僅只有300多個。

本項研究系列專題主編、上海交通大學景益鵬院士表示，“高靈敏度FAST觀測揭示了銀河系前所未有的細節。這次所發表的中性氫和電離氫資料庫可以用於探索銀河系星際氣體的許多特徵，為世界範圍內的天文學家提供寶貴的資料資源”。

韓金林總結說，“中國天眼”作為世界頂級的大射電望遠鏡，觀測時間極其寶貴。科研團隊這次對銀河系逐點巡測、搜尋脈衝星過程中，順帶收集資料，得到銀河系氣體的高畫質影象，並沒有額外使用寶貴的望遠鏡時間。目前，他領銜平均年齡33歲的科研團隊，也是中科院國家天文臺授旗的“王綬琯巡天突擊隊”，仍在努力巡測FAST可見的銀河區域，目標是最終完成銀河2900平方度區域巡測，未來結果可期。（完）