天文脉泽
Mark Claussen 文    Shea 译

　　来自水分子、羟基（OH）和氧化硅（SiO）分子的微波激射（脉泽）是天体物理所感兴趣区域中气体运动和磁场强度的重要探针。自从1965年被发现以来，脉泽已经为年轻恒星、原恒星以及恒星晚期周围分子气体的研究、超新星遗迹和活动星系核中央黑洞附近的分子云的观测提供了强有力的观测手段以及大量的观测数据。由于它们非常明亮，对脉泽的观测可以达到极高的角分辨率。因此它们可以被用来探测其他天文观测手段无法探测的小得多的物理尺度，并且可以精确的测量银河系内外不同天体的精确距离。

　　第一个被观测到的星际脉泽来自基态的OH（在接近18cm的波段），但是一开始并没有被证认出来。那仅仅是因为当时实验室脉泽已经被发明，发明者已经了解了脉泽的物理学机制。许多早期的观测显示OH的脉泽辐射具有时变、偏振（既有线偏振也有圆偏振）、窄线宽等特点。这些特点是绝大多数天文脉泽普遍具有的。

  

[图片说明]：原恒星喷流中脉泽的想象画。

　　当射电望远镜变得越来越灵敏并且能够观测到更宽的波段时，同时在干涉仪能够获得比以往高得多的分辨率之后，越来越多的分子脉泽被观测到。这些自然脉泽的普遍特征是亮温度>109K、尺度<0.001角秒。脉泽一般来自OH、SiO、水、甲醇、氨和其他分子的跃迁，并且会伴有氢线。

　　对脉泽的研究和甚长基线干涉仪（VLBI）的发展息息相关，VLBI可以达到0.0001角秒的最高射电分辨率。由美国国家射电天文台从1993年开始建造并使用的甚长基线射电望远镜阵（VLBA）正在进行近期最大的脉泽观测。

　　在宇宙中的许多地方都发现了脉泽：新形成恒星的边缘以及氢电离区（HII区）（OH、水、SiO和甲醇脉泽）；恒星演化晚期红巨星和超巨星的星周壳层（OH、水和SiO脉泽）；激波区域，在那儿超新星遗迹撞入相邻的分子云（OH脉泽）；以及在活动星系核及其喷流中（OH和水脉泽）。

　　在80年代，银河系中形成中的恒星以及HII区的明亮水脉泽被用来通过纯几何学和运动学方法测定它们到地球的距离。这一方法连同其他的手段被用来研究银河系中心恒星形成区中水脉泽的运动，并且因此独立地测量了银心的距离。最近，低质量初期恒星体的水脉泽被用来在前所未有小的物理尺度上追踪这些“原恒星”的准直喷流。对来自HII区附近OH脉泽的偏振测量可以用来估计银河系旋臂的磁场。水脉泽也可以用过塞曼效应来探测磁场；使用足够亮的水脉泽，已经测量到了形成中的低质量恒星在视线方向上的磁场。

　　红巨星和超巨星星周壳层中不同分子的脉泽可以被用来探测壳层中的不用区域。观测发现，OH脉泽位于最外层，水脉泽位于中间，而SiO脉泽则位于只有几个恒星半径的最内层。后者可能处于“加速区”，那里的气体和尘埃会由于辐射压而被加速远离恒星。VLBI对这些变星光变周期的连续观测使得天文学家可以获悉SiO脉泽的运动情况。对红巨星鹿豹座TX的观测显示，脉泽的运动存在着脉动，这个与天文学家对AGB恒星大气层的预计相吻合。然而更精细的观测显示，脉泽也存在着非径向的运动，当绝大多数的脉泽向外运动的时候，有一些却在向内运动。

　　在过去的10年间，超新星遗迹中的OH脉泽又重新受到了关注。这些脉泽于1966年首次被发现，但是在其后的绝大部分时间内被遗忘了，直到甚大天线阵（VLA）的观测激发了新的研究热潮。最近，VLA的观测和有关的激发过程的研究显示，OH脉泽可以用来探测超新星遗迹撞入相邻分子云所产生的横向激波，这也同时可以被用来测量这些相互作用区域（尺度大约为几百个天文单位）的磁场。结果发现当地的磁场非常强，可以达到0.001-0.002G，大约是周围星际磁场的10倍。

　　脉泽也被用来探测活动星系核，在它们的中央可能存在着黑洞。这些非常明亮的脉泽被认为位于吸积盘上，正在盘旋着掉入黑洞。对星系NGC4528脉泽速度的测量得到了一个近乎完美的开普勒盘。这一观测可以非常精确地计算出盘中心的质量为4×107太阳质量，强烈预示了黑洞的存在。进一步分析发现脉泽的距离仅仅依赖于盘的几何结构。由此NGC4528的距离可以被精确地得到，误差小5%。这为测定宇宙尺度的距离和哈勃常数提供了独立的测量数据。

　　随着VLBA的建造和投入使用，脉泽观测会变得越来越简单，越来越来精确。由此导致的脉泽观测能力的提高以及对脉泽位置的更精确测定使得天文学家可以测量许多较弱的脉泽的距离以及与之相关的距离太阳超过10kpc的天体。由于距离测量非常重要同时又非常难以进行（特别是距离大于几个秒差距以上的天体），因此这些观测将是了解银河系中恒星以及恒星演化的重要一步。另外，利用脉泽来研究形成中的类太阳恒星的喷流、吸积以及相关的磁场将会为恒星和行星系统的形成提供重要的线索。


出自：Science
发布日期：2004-10-08

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