银河系抢劫星际“银行存款”

我们的银河系是个“节俭”的星系。超新星爆炸和剧烈的恒星风将星系盘（galactic disk）中的气体吹出，但这些气体又会落回来，形成新一代恒星。天文学家对整个循环过程进行了全面的核算，发现气体的“收入”竟然比“支出”多。

太空望远镜科学研究所（位于马里兰州巴尔的摩）的天文学家、研究的主要作者Andrew Fox说：“我们预计银河系的‘账单’是平衡的，气体的流入和流出是平衡的，但是哈勃10年的紫外线数据表明，流入比流出要多。”这篇文章将发表在《天体物理学杂志》上。Fox表示，就目前而言，过量流入气体的来源仍然是个谜。

这张插图设想了银河星系盘上下的气体回收过程。哈勃用其精确的宇宙起源光谱仪（COS）观测到了看不见的气体云，Fox的团队通过背景类星体（quasars）发出的光来检测这些云的运动。（类星体是活跃星系的核心，它们由“吃饱喝足”的黑洞驱动，非常明亮。）背景中类星体发出的光穿过气体云，气体吸收了某些频率的光，这在类星体的光谱中会留下记号。Fox挑出了硅（silicon）的光谱特征，用它来追踪银河系周围的气体。这些光穿过上升的气体云时发生红移，而穿过下降的气体云时出现蓝移，这种差异使哈勃能够对银河系流入、流出的气体进行准确的审计。
Credits: NASA, ESA and D. Player (STScI)

一种可能的解释是，新气体来自星际介质（intergalactic medium，IGM）。但是Fox怀疑，银河系同时通过自己强大的引力来掠夺其他小型星系的气体资源。此外，这些观测虽然遍及整个银河系，但只关注冷气体，而较热的气体也可能有参与。

关于了解气体流入、流出银河系的速度，这项新研究报告了迄今为止最佳的测量方法。在此之前，天文学家并不知道银河气体储备流入流出的相对含量。这两个过程之间的平衡很重要，这将调节新一代恒星与行星的形成。

这项研究的数据来自哈勃的宇宙起源光谱仪（COS），由宇航员于2009年的维修任务中安装在望远镜上。研究人员梳理了数据档案，分析了过去200次对围绕银河系的弥散光晕（diffuse halo）的紫外观测。由于银河系光晕只能通过紫外检测，这十年间详细的紫外线数据提供了银河系气体的流动信息，使得这次清查成为可能。

“哈勃COS观测的最初目的是研究我们银河系之外的宇宙，但是我们回到了观测前景中的银河系气体。多亏了哈勃档案馆，我们可以使用相同的观测来研究‘附近’和‘偏远’的宇宙，”论文共同作者、北卡罗来纳州立大学的Rongmon Bordoloi指出。

目前为止，银河系是唯一一个我们有足够数据来分析气体流入、流出的完整统计信息的星系。

研究的另一作者、德国波茨坦大学的Philipp Richter说：“详细研究我们自己的星系为理解整个宇宙的星系提供了基础，而且我们已经意识到，我们的银河系比我们想象的要复杂。”

未来的研究将探索流入气体过剩的来源，以及其他大型星系是否有类似表现。Fox指出，现在COS的观测数据足够对系仙女座星系（Andromeda，M31）进行审计。M31是我们银河系的姐妹星系，重达数万亿太阳质量，距离地球约250万光年。观测显示来自M31的光呈蓝移，表示它在向我们靠近，可能以后会与银河系碰撞并形成一个巨大的椭圆星系。