来自著名爆发恒星形成星系的直接测量
天文学家首次借助XRISM航天器上的Resolve仪器，直接测量了爆发恒星形成星系M82中喷出的过热气体速度。这一结果为研究人员提供了一种新的方式，用来检验关于强烈恒星形成和超新星活动如何驱动塑造整个星系的强大星风的长期理论。
根据NASA的数据，这些物质的移动速度超过每小时200万英里，或每小时300多万公里。研究人员表示，这样的速度足以成为已知的、更冷的大尺度外流的主要引擎；这种外流从星系核心向外延伸达数万光年。相关发现于3月25日发表在Nature上。
M82常被称为雪茄星系，距离我们约1200万光年，位于大熊座。它被归类为爆发恒星形成星系，因为其恒星形成速率异常高，对这样规模的星系而言，大约是银河系的10倍。正是这种剧烈活动，使其成为理解恒星和恒星爆炸如何重塑星系内部气体并将物质重新推回星系际空间的最佳实验室之一。
为何这一结果重要
多年来，天文学家一直沿用爆发恒星形成星系的经典模型：恒星形成和超新星冲击波释放的能量加热星系中心附近的气体，而这些热气体会发起外流，帮助驱动更大规模的星系风。然而，直到现在，他们还没有在M82中进行有把握检验这一设想所需的直接速度测量。
XRISM改变了这一点。NASA表示，新的观测显示，热气体的运动速度甚至比某些模型预测的还要快。这使得这一发现不仅对邻近的一座星系具有重要意义。星系风会影响星系如何增长、还能形成恒星多久、如何分配重元素，以及它们如何与周围环境相互作用。如果天文学家能够更精确地测量这些风的速度和成分，就能更好地理解调节星系演化的反馈过程。
该论文的负责人、马里兰大学帕克分校和NASA戈达德太空飞行中心的Erin Boettcher表示，这项任务提供了获得所需速度测量的第一次机会。NASA的摘要指出，这一结果支持这样一种观点：外流中的热成分拥有足够能量，能够将物质一路推送到星系的外围。
XRISM的Resolve仪器威力
这项测量依赖于XRISM的高分辨率X射线光谱能力。该任务由JAXA牵头，与NASA合作，并得到了ESA的参与，旨在研究整个宇宙中的高温高能现象。NASA和JAXA还共同开发了此次使用的Resolve仪器。
这一能力之所以重要，是因为像M82这样的系统中，最热的气体会发出X射线。通过分析这些辐射中的微小位移，天文学家就能计算气体的运动速度。在本次研究中，Resolve使研究人员得以测量此前一直难以直接量化的星系风成分。
这一结果将M82剧烈的中心环境与其更大范围的可见结构联系起来。该星系早已因一种由气体和尘埃构成的冷风而闻名，这种风可从核心延伸至4万光年。新的XRISM数据表明，来自中心的、更高温、更快速的流动才是这一更大现象背后的主要驱动力。
承受极端压力的星系
M82的中心是一个异常活跃的地方。快速的恒星形成意味着更多大质量恒星正在诞生，而大质量恒星寿命短、并以爆炸性方式结束生命。这些超新星，加上与剧烈恒星诞生相关的湍流和辐射，会向周围环境注入巨大能量。结果形成了一个高温气体的熔炉，能够以惊人的速度将物质向外喷射。
这一过程是天体物理学中最重要的反馈形式之一。如果星系不受限制地形成恒星，它们消耗气体的方式会与现实不同。由恒星、黑洞，或两者共同驱动的风，通过加热、移除和重新分配气体来调节这一循环。M82让我们得以近距离观察其中一个引擎的运行。
新结果也说明了多台天文台联合观测的重要性。NASA在发布XRISM消息时，还提到了Chandra、Hubble、Spitzer和Webb的图像，这些图像共同揭示了M82的不同组成部分，从发射X射线的高温区域，到更冷的尘埃和恒星光。XRISM为这幅图景补上了特别宝贵的一环：关于最热气体的直接速度信息。
研究人员下一步能学到什么
3月25日发表的论文是重要一步，但它也是一个开始。一旦天文学家能够测量一座研究充分的爆发恒星形成星系中的热风速度，就可以把这些观测与星系演化模型，以及其他具有不同恒星形成率和结构的星系进行比较。这有助于澄清热风何时逃逸、何时停滞，以及它们将质量和能量带离星系中心的效率如何。
这也可能改善对化学元素如何在星系中混合、并被抛射到周围空间的理解。超新星驱动的风不只是移除物质，它们还运输恒星演化的产物，帮助把恒星内部形成的较重元素播撒到更广阔的宇宙环境中。
目前，核心结论很明确。天文学家终于测定了从M82核心喷出的过热气体速度，而这些数字表明，这股外流完全有能力驱动那道著名的、远远延伸到星系之外的星风。这把一个长期存在的理论图景变成了可测量的结果，也展示了XRISM如何为炽热而动态的宇宙打开一扇新窗口。
本文基于science.nasa.gov的报道。阅读原文。
