发现银河系庞大炽热气体「银晕」　消失的重子有解

▲包围银河系的庞大炽热气体「银晕」。(图／引用自台北天文馆之网路天文馆网站)

国际中心／综合报导 天文学家利用美国、欧洲和日本的X射线观测卫星观测资料，发现银河系周围气体晕可从银河系中心向外延伸达数十万光年远，且气体晕的总质量相当于银河系所有恒星加起来的的总质量。如果能确认这个气体晕的大小和质量，或许可以解决悬宕已久的银河系「消失的重子(missing-baryon)」问题。

上图是艺术家笔下想像的银河系被为数庞大的炽热气体包围成晕的景象，并在银河系左下角绘制银河系最大的两个卫星星系—大麦哲伦星系和小麦哲伦星系的相对位置。这张图中绘制的庞大气体晕的半径高达300,000光年，不过它很可能延伸的更远。

所谓的重子，是包含质子和中子在内的一种粒子总称，宇宙中已知的各类原子质量有99.9%是由重子所组成。测量距离非常遥远的星系及气体晕的结果显示，当宇宙仅有数十亿岁的时候，重子的质量和密度只有那些看不见的暗物质的1/6而已。在约100亿年之后的现在，科学家对银河系和邻近星系中的恒星和气体所做的重子统计显示，至少有半数的重子下落不明。

Anjali Gupta等天文学家利用钱卓等X射线观测卫星，测量银晕的温度、涵盖范围和质量等。其中，钱卓观测到8个离银河系数亿光年远的明亮X射线源，且观测资料还显示这些遥远X射线源所发出的X射线，有部分被邻近银河系区域内的氧离子吸收掉了。这些天文学家估计这个会吸收X射线的银晕的温度约在绝对温度100万～250万度之间，比太阳表面温度还热数百倍以上。

之前有其他研究结果显示，银河系和其他星系被温度介在绝对温度10万～100万度之间的温暖气体(warm gas)包围；也有研究显示包围银河系和其他星系的气体晕中，也含有温度超过100万度、温度比温暖气体高一些的炽热气体(hot gas)。而Gupta等人的最新研究提供证据，证明包围银河系的炽热气体晕的质量比温暖气体晕大许多。

Gupta表示，「我们已经知道银河系周围有气体晕环绕，我们也知道这些气体温度有多高。但最大的问题是：这个气体晕的范围到底有多大？总质量到底有多少？」从钱卓、XMM-newton和朱雀号观测到气体晕辐射出的X射线资料，Gupta等人估计气体晕总质量很可能高达100亿倍太阳质量以上，甚至可能高达600亿倍太阳质量。

此外，由观测资料估计所得的气体晕范围，可能从银河系向外延伸达数亿光年远，或者甚至延伸进四周的本星系群星系周围；无论是前述哪一种涵盖范围，都显示气体晕的总质量非常庞大。估计气体晕的关键因素包括氧相对于氢的含量，而氢是气体晕的主要组成成分。

虽然Gupta等人的研究仍具有不确定性，但已是迄今有关银河系消失重子其实藏在百万度气体晕中的最佳证据了。不过，这个气体晕的密度非常低，如果其他星系周围也有类似的气体晕，很可能会因为密度过低而侦测不到。(文／引用自台北天文馆之网路天文馆网站)