中国网/中国发展门户网讯 近日，中国科学院国家天文台徐聪研究员领导的国际团队，利用中国天眼FAST对著名致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周围天区的氢原子气体进行了成像观测，发现了1个尺度大约为2百万光年的巨大原子气体系统，比我们所在的银河系大20倍。这是迄今为止在宇宙中探测到的最大的原子气体系统，得益于FAST超高灵敏度带来的前所未有的极端暗弱天体探测能力。该成果于北京时间2022年10月19日在国际学术期刊《自然》杂志发表。
观测宇宙中的气体是天体物理中一个非常重要的研究课题。宇宙中所有天体的起源都离不开原子气体，例如星系主要的演化过程就是不断从宇宙空间吸收原子气体然后将其转化为恒星的过程。射电天文波段能够对宇宙中的原子气体进行直接观测。中国天眼FAST是当今世界上口径最大、灵敏度最高的单口径射电望远镜，能够探测到远离星系中心的极其稀薄的弥散原子气体所发出的暗弱辐射，为研究宇宙中天体的起源打开了一个崭新的窗口。
FAST这项最新发现揭示了在远离该星系群中心的外围空间存在大尺度的低密度原子气体结构。这些气体结构的形成很可能与“斯蒂芬五重星系”早期形成时，星系间相互作用的历史有关，已经存在了大约十亿年。这项发现对研究星系及其气体在宇宙中的演化提出了挑战，因为现有理论很难解释为什么在如此漫长的时间里，这些稀薄的原子气体仍没有被宇宙空间中的紫外背景辐射电离。FAST的这项观测成果预示着宇宙中可能存在更多这样大尺度的低密度原子气体结构。
FAST探测到的在著名致密星系群“斯蒂芬五重星系”周围天区中的原子气体分布（用红色光晕显示;光晕越薄表示气体柱密度越低）。自从1877年被法国天文学家斯蒂芬发现后到现在，“斯蒂芬五重星系”是最受关注的星系群，也成为韦布空间望远镜第一批观测并首次向公众展示的五个目标之一。图中背景为用光学望远镜得到的彩色光学图像。斯蒂芬五重星系位于图像中间。嵌入图是韦布空间望远镜最近发布的红外波段彩图：蓝光和白光代表在近红外波段的恒星辐射，橙色光和红光代表在中红外波段的气体和尘埃辐射（图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI)。