原文 | Matt Williams
翻譯 | Linvo
大約138億年前，我們的宇宙在一次大爆炸中誕生，並且催生出了第一批亞原子粒子以及我們所知的物理定律。大約37萬年後，氫形成了，它是構成恆星的基石，在恆星內部氫和氦發生聚變反應，創造出所有更重的元素。（譯者注：實際上並不是所有更重元素。恆星聚變最多到鐵元素，比鐵更重的元素來源於超新星爆發和中子星碰撞等。）雖然氫氣仍然是宇宙中最普遍的元素，但在星際介質(ISM)中很難探測到單獨的氫氣雲。
這使得研究恆星形成的早期階段變得困難，它將為星系和宇宙的演化提供線索。由馬克斯·普朗克天文研究所(MPIA)的天文學家領導的一個國際團隊最近注意到，在我們的星系中有一個巨大的由氫原子構成的氣體絲。這個被命名為“麥琪（Maggie）”的結構，位於大約55000光年之外(在銀河系的另一邊)，是迄今為止觀測到的銀河系中最長的結構之一。
描述他們發現的這項研究，發表在最近的《天文學與天體物理學》雜誌上。該研究基於THOR獲得的資料，觀測計劃依賴於新墨西哥州的卡爾G.揚斯基甚大陣列(VLA)。本專案利用VLA的釐米波天線，研究分子云的形成、原子向分子氫的轉化、星系磁場等與ISM和恆星形成相關的問題。
研究的最終目的是確定這兩種最常見的氫同位素是如何匯聚在一起，形成密集的雲團直到形成新的恆星。同位素包括原子氫(H)，它由一個質子、一個電子組成；分子氫(H2)或氘，由一個質子、一箇中子和一個電子組成。只有後者凝結成相對緊湊的雲團，形成霜凍區，最終新恆星誕生。
原子氫如何轉變為分子氫的過程仍然是未知的，這使得這個非常長的“絲”成為一個特別令人興奮的發現。已知的最大的分子氣體雲長度一般在800光年左右，而麥琪的長度有3900光年，寬度為130光年。正如Syed在MPIA最近的一份新聞稿中所解釋的：
“絲線所在的位置決定了它的形成。我們還不知道它是如何到達那裡的。但這條絲線在銀盤下方又延伸了大約1600光年。這些觀測結果使我們獲知氫氣的速度，可以證明沿著絲線的速度幾乎沒有差別。（譯者注：說明它是一個整體結構）”
ESA的蓋亞衛星測量的銀河系的部分圖(上圖)，方塊標明瞭麥琪的位置；原子氫分佈的影象(下圖)，紅線表示麥琪
研究小組的分析表明，絲線中物質的平均速度為54公里/秒，這主要是透過測量它與銀盤的自轉速度來確定的。這意味著這條絲線的21釐米波長輻射在宇宙背景下是可見的，結構清晰可辨。“這些觀測還讓我們得以確定氫氣的速度，”THOR的負責人、這項研究的合著者亨裡克·比瑟(Henrik Beuther)說。“這讓我們可以證明沿著絲線的速度幾乎沒有差別。”
由此研究人員得出結論，麥琪是一個連貫的結構。這些發現證實了維也納大學天體物理學家、論文合著者胡安 D.索萊爾(Juan D. Soler)一年前的觀測結果。當他觀察到該絲線時，他用他們國家哥倫比亞最長的河流來命名它：“麥琪（Maggie）”。雖然在THOR資料的對太陽系的早期評估中可以識別出麥琪，但只有當前的研究毫無疑問地證明了它是一個連貫的結構。
根據之前發表的資料，研究小組還估計，麥琪含有8%的分子氫。經過更仔細的觀察，研究小組注意到氣體沿著絲線在不同的點聚集，這使得他們得出結論，氫氣會在這些地方聚整合大片的雲。他們進一步推測，在這些環境中，原子氣體將逐漸凝結成分子形式。
“然而許多問題仍然沒有得到解答，”賽義德補充說。“我們希望更多的資料將為我們提供更多關於分子氣體成分的線索，這些資料已經在等待分析。”幸運的是，一些空間和地面天文臺將很快投入使用，未來將配備望遠鏡來研究這些細絲。這些包括詹姆斯韋伯太空望遠鏡(JWST)，以及像是平方公里陣列(SKA)這樣的射電觀測，它將讓我們看到宇宙的最早時期(“宇宙黎明”)和我們宇宙中的第一批恆星。
原文：https://www.universetoday.com/153899/astronomers-find-the-biggest-structure-in-the-milky-way-a-filament-of-hydrogen-1600-light-years-long/
