星系曾經(jīng)被認(rèn)為是宇宙中的孤島：成團的物質(zhì)漂浮在原本空曠的空間中。我們現(xiàn)在知道星系被更大但幾乎看不見的塵埃和氣體云所包圍，天文學(xué)家稱其為環(huán)星系介質(zhì)（CGM）。

環(huán)星系介質(zhì)就像一個巨大的回收工廠，吸收星系噴出的物質(zhì)，然后將其推回原處。NASA遠(yuǎn)紫外羅蘭圓形成像和光譜望遠(yuǎn)鏡(Fortis)任務(wù)將研究這一回收過程，以幫助解決幾個未解之謎。用探測火箭從新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場發(fā)射，富通將觀察附近的一個星系，測量其恒星和超新星向周圍環(huán)星系介質(zhì)注入的氣體。

這些觀測將闡明物質(zhì)如何在星系內(nèi)外循環(huán)，從而推動恒星形成和星系演化，研究星系生命周期的天文學(xué)家一直在與兩個主要謎團作斗爭。首先，為了制造新的恒星，星系需要燃料氫、氦等氣體，有時還需要更重的元素。但是，許多星系在天文學(xué)家預(yù)測它們的燃料應(yīng)該已經(jīng)耗盡很久之后，仍在繼續(xù)制造恒星，那么多余的氣體是從哪里來的？約翰霍普金斯大學(xué)天體物理學(xué)家、富通(Fortis)首席研究員斯蒂芬·麥坎德利斯(Stephan McCandliss)說：第二，現(xiàn)有恒星的副產(chǎn)品似乎不見了。

隨著恒星年齡的增長，它們會污染周圍的環(huán)境，吸收周圍的物質(zhì)，然后把它吹出去。但科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，充滿恒星的星系并沒有受到金屬的污染（當(dāng)恒星燃燒時鍛造的重元素）它們本應(yīng)受到的污染。富含金屬的氣體同時進入和離開星系，但沒有人知道如何進入和離開星系。天文學(xué)家知道環(huán)星系介質(zhì)的存在，但大多數(shù)都太暗淡，無法進行詳細(xì)研究。然后，在2009年，宇宙起源光譜儀被添加到哈勃太空望遠(yuǎn)鏡中，環(huán)星系介質(zhì)的研究就開始了。添加后兩年，對42個星系的環(huán)星系介質(zhì)研究顯示，它們充滿了氣態(tài)金屬。

這是天文學(xué)家一直在尋找的星系中缺失的金屬庫存。這些富含金屬的氣體也不僅僅是就在那里。相反，環(huán)星系介質(zhì)將它們與星系來回傳遞，作為連續(xù)回收過程的一部分。NASA戈達德太空飛行中心的天體物理學(xué)家斯科特·波特(Scott Porter)說：環(huán)星系介質(zhì)對于理解星系演化至關(guān)重要，因為它是大部分恒星形成燃料的儲存庫。引力將氣體從環(huán)星系介質(zhì)拉向星系中心，為星系注入新的燃料來制造恒星。同時，恒星風(fēng)和超新星將金屬射回環(huán)星系介質(zhì)，補充供應(yīng)。

恒星和超新星如何被污染？

作為回收過程的一部分，研究任務(wù)將量化有多少氣體被注入環(huán)星系介質(zhì)。具體地說，望遠(yuǎn)鏡測量恒星和超新星的風(fēng)，以找出有多少氣體被吹進環(huán)星系介質(zhì)，以及有多少飛過它。如果氣體以非常高的速度噴出，它將能完全逃離星系，重金屬可能通過環(huán)星系介質(zhì)一路射入星系間空間，退出回收過程。但如果它們以低速噴出，它們就會在周圍循環(huán)，幫助豐富星系。為此，探測器乘坐探測火箭高空飛行，這是一種亞軌道航天器，在返回地球之前發(fā)射到太空進行15分鐘的往返。

儀器將瞄準(zhǔn)270萬光年之外的三角星系(也稱為M33)。三角星是明亮的，許多新近形成的恒星擁有強大恒星風(fēng)。在觀測M33大約一分鐘后，儀器將專注于其最明亮的恒星和超新星群，以測量它們的風(fēng)的速度和組成，這一切都將讓天文學(xué)家了解這些物質(zhì)是如何循環(huán)的，以及其中有多少是被移動的。像許多探空火箭任務(wù)一樣，在測試新工具的同時解決這些科學(xué)問題。在這次飛行中，使用的是下一代微快門陣列，該陣列建立在美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計基礎(chǔ)上。

最新儀器將能一次測量多達40個單獨的目標(biāo)，其遠(yuǎn)紫外光波長超過了早期版本所能解決的范圍。這是由新技術(shù)推動的新科學(xué)，研究人員希望將我們的勞動力培訓(xùn)成更大更好的使命。其研究任務(wù)將在新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場用一枚黑色布蘭特IX探空火箭發(fā)射，在落回地球進行恢復(fù)之前，軌道在大約155英里的高度達到頂峰。該小組預(yù)計觀察時間為6分鐘，總飛行時間約為15分鐘。

博科園｜研究/來自：美國宇航局戈達德太空飛行中心

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