图为“我国GW2”观测到的在球状星系团群“史蒂芬四重星系团”周遭麦哲伦云中的氢原子液体分布。（中国科学院北欧国家气象学台北京青年报）
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银河系中大部份行星的起源地，都有赖于氢原子液体。近日，我科学家借助“我国GW2”辨认出了两个孔径约为200亿光年的氢原子液体内部结构，是目前银河系中观测到的最小的氢原子液体内部结构。“我国GW2”也成为惟一两个能观测到这般黏稠液体的干涉仪。
借助“我国GW2”，由我国科学院北欧国家气象学台科学副研究员徐聪领导的国际性项目组辨认出了两个孔径约为200亿光年的巨大氢原子液体内部结构，位于著名球状星系团群“史蒂芬四重星系团”，比银河系大20倍，是迄今为止在银河系中观测到的最小的氢原子液体内部结构。10月19日，该丰硕成果在国际性期刊《自然》杂志发表。
银河系行星的起源地有赖于氢原子液体
行星物理中十分关键的一项科学研究，就是观测银河系中的液体。银河系中大部份行星的起源地，都有赖于氢原子液体。例如，星系团主要的进化过程就是不断从银河系空间吸收氢原子液体，然后将其转化为行星。
项目组成员之一、中国科学院北欧国家气象学台科学副研究员程诚介绍：“他们看到的大部份的行星，比如说行星，它们的源头最终单厢归结到温和氢原子氢液体。”
此外，科学研究液体本身也十分关键。对此，程诚进一步解释：“比如说，有的是行星逐步形成时，它不是源自氢原子氢，而是源自大分子氢。那么，氢原子氢是怎么变成大分子氢的？大分子氢的密度为何会越来越高？还有，那些氢原子氢等重子物质是如何汇聚到星系团的服务中心区域，然后渐渐逐步形成行星变成星系团的？那些难题对于科学研究行星进化的各种阶段都十分关键。”
通过干涉仪气象学频段，气象学学家能对银河系中的氢原子液体进行直接观测。“我国GW2”是当今世界舰炮最小、精确度最高的单舰炮干涉仪干涉仪，其所拥有的是超高精确度，能观测到避开星系团服务中心的极其黏稠的云气氢原子液体所发出的暗弱电磁辐射。
经过科学研究分析，科学研究项目组最终选中了著名球状星系团群“史蒂芬四重星系团”进行观测。自1877年被法国气象学学家史蒂芬辨认出后，“史蒂芬四重星系团”便是气象学学领域最受关注的星系团群，也成为安德森空间干涉仪第一批观测并首次向公众展示的5个最终目标之一。
程诚说：“此前，也有其他北欧国家的干涉仪对那个星系团群区域观测过多次，但那些干涉仪的精确度都不够高，所以观测结果都不理想。他们期望能突破以往的观测无限大。”
“我国GW2”是惟一能观测到这般黏稠液体的干涉仪
银河系中星系团交互作用以及它们中间液体的来源一直是气象学学中的关键难题，“我国GW2”是科学研究那个难题的“利器”。
由徐聪领导的、以中国科学院南美气象学科学研究服务中心为主的国际性项目组包括了国内外一流的红外和干涉仪气象学专家，他们都有丰富的多频段科学研究经验。在“我国GW2”对国际性气象学界开放提出申请的第一季，该项目组便提交了观测提出申请，并通过评审得到了观测天数。
徐聪说：“他们的科学最终目标是将‘我国GW2’发挥到极致，观测到银河系中最黏稠的液体，科学研究星系团中的液体最远源自银河系中何处。”
在气象学观测中，出现噪音在所难免。为了能达到观测最终目标，“我国GW2”的增容人员不断改进、提高“我国GW2”的精确度并压制噪音，终于在2021年10月将其精确度增容到无限大，成功观测到“史蒂芬四重星系团”周遭极黏稠的液体。
程诚说：“前后观测大概只用了两个月的天数，干涉仪的总曝光天数是22小时。那个天数可以说是特别快，超出了他们的预期。”
在这次观测中，“我国GW2”的转交器表现也特别出色。
“转交器转交讯号时就有点像收音机调台，他们要的温和氢的电磁辐射就恰好在1.39GHz不远处，他们就需要在那个频带不远处找讯号。有些干涉仪转交器的频带范围窄，但‘我国GW2’转交器转交讯号的频率覆盖范围很宽，效率就很高。”
让科学研究项目组吃惊的是，那些液体延展到了星系团外200亿光年的地方，是有史以来气象学观测到的银河系中最小的氢原子液体内部结构，“我国GW2”也成为惟一两个能观测到这般黏稠液体的干涉仪。
对科学研究星系团及其液体在银河系中的进化提出考验
“我国GW2”的此项最新辨认出，揭示了在避开该星系团群服务中心的西向空间，存有大孔径的高密度氢原子液体内部结构。
徐聪说：“那些氢原子液体内部结构的逐步形成很可能与 ‘史蒂芬四重星系团’早期逐步形成时星系团间交互作用的历史有关，可能已经存有了大约10亿年。”
程诚告诉记者，此前也有观测到过这类温和氢原子氢的云气系统，但都是两个星系团不远处有两个温和氢原子氢内部结构系统，形状像尾巴一样。“他们原本的预期是希望借助温和氢原子氢的云气分布情况来理解星系团群并合的历史。他们曾设想，也许有些温和氢是被甩出来到星系团边缘，但当他们看到在星系团西向有两个这么大的氢原子液体内部结构时，他们便猜测，也许有两个星系团的温和氢原子氢被彻底剥离出来了。”程诚说。
徐聪介绍，本次丰硕成果预示着银河系中可能存有更多这样大孔径的高密度氢原子液体内部结构，“此项辨认出对科学研究星系团及其液体在银河系中的进化提出了考验，因为现有理论很难解释为什么在这般漫长的天数里，那些黏稠的氢原子液体仍没有被银河系空间中的紫外光大背景电磁辐干涉仪离。”
“我国GW2”的运行，为科学研究银河系中行星的起源地打开了两个崭新窗口，后续可以借助本次观测结果，对紫外光大背景电磁辐干涉仪离进行更多探索。
（来源：人民日报）
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