據(jù)外媒報(bào)道，波茨坦萊布尼茲天體物理研究所(AIP)的 研究人員利用MUSE儀器的數(shù)據(jù)，成功地探測(cè)到了遙遠(yuǎn)星系中極其微弱的行星狀星云。 他們所使用的方法，即圖像數(shù)據(jù)處理中的過(guò)濾算法，為宇宙距離的測(cè)量--從而也為確定哈勃常數(shù)--提供了新的可能性。

行星狀星云出現(xiàn)在太陽(yáng)附近是眾所周知的，它是在恒星生命末期從紅巨星演化到白矮星階段時(shí)出現(xiàn)的彩色天體：當(dāng)恒星用完核聚變的燃料時(shí)，它將其氣體包絡(luò)層吹到星際空間，收縮，變得極熱，并激發(fā)膨脹的氣體包絡(luò)層發(fā)亮。與恒星的連續(xù)光譜不同，這個(gè)氣體包層中某些元素的離子，如氫、氧、氦和氖，只在某些波長(zhǎng)下發(fā)光。調(diào)諧到這些波長(zhǎng)的特殊光學(xué)濾鏡可以使微弱的星云變得可見(jiàn)。在我們的銀河系中，離這種天體最近的是螺旋星云，距離650光年。

隨著行星狀星云距離的增加，圖像中的視直徑會(huì)縮小，綜合視亮度也會(huì)隨著距離的平方而減少。在我們的鄰近星系，仙女座星系中，在幾乎4000倍的距離上，螺旋星云將只能看到一個(gè)小點(diǎn)，其視亮度將幾乎只有1500萬(wàn)分之一。利用現(xiàn)代大型望遠(yuǎn)鏡和長(zhǎng)曝光時(shí)間，這樣的天體還是可以用光學(xué)濾鏡或成像光譜學(xué)來(lái)成像和測(cè)量。

這項(xiàng)新研究的第一作者、AIP的innoFSPEC部門的負(fù)責(zé)人Martin Roth表示：“利用AIP開(kāi)發(fā)的PMAS儀器，我們?cè)?001年到2002年在卡拉阿托天文臺(tái)的3.5米望遠(yuǎn)鏡上對(duì)仙女座星系的少數(shù)幾個(gè)行星狀星云進(jìn)行了整體場(chǎng)光譜分析，首次成功做到了這一點(diǎn)。然而，相對(duì)較小的PMAS視場(chǎng)還不允許調(diào)查更大的天體樣本。”

研究人員花了整整20年的時(shí)間，在一個(gè)更大的望遠(yuǎn)鏡上使用一個(gè)視場(chǎng)大50多倍的更強(qiáng)大的儀器來(lái)進(jìn)一步發(fā)展這些首次實(shí)驗(yàn)。智利極大望遠(yuǎn)鏡的MUSE主要是為了發(fā)現(xiàn)目前我們可以觀測(cè)到的宇宙邊緣的極暗天體而開(kāi)發(fā)的--并且自第一次觀測(cè)以來(lái)，已經(jīng)為此目的產(chǎn)生了驚人的結(jié)果。恰恰是這一特性在探測(cè)遙遠(yuǎn)星系中極暗的PN時(shí)也發(fā)揮了作用。

NGC 474星系是一個(gè)特別好的例子，通過(guò)與其他更小的星系的碰撞，由引力作用散落的恒星形成了一個(gè)明顯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。它大約位于1.1億光年之外，比螺旋星云遠(yuǎn)約17萬(wàn)倍。因此，這個(gè)星系中行星狀星云的表觀亮度是螺旋星云表觀亮度的300億分之一，屬于團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)MUSE儀器所針對(duì)的宇宙學(xué)意義上的星系范圍。

AIP的一個(gè)研究小組與來(lái)自美國(guó)的同事一起開(kāi)發(fā)了一種方法，利用MUSE來(lái)隔離和精確測(cè)量遙遠(yuǎn)星系中行星狀星云的極其微弱的信號(hào)，具有很高的靈敏度。圖像數(shù)據(jù)處理中一個(gè)特別有效的過(guò)濾算法在這里發(fā)揮了重要作用。對(duì)于環(huán)形星系NGC 474，ESO的檔案數(shù)據(jù)是可用的，基于兩次非常深的MUSE曝光，每次5小時(shí)的觀測(cè)時(shí)間。數(shù)據(jù)處理的結(jié)果：在應(yīng)用了濾波算法之后，總共有15個(gè)極其暗淡的行星狀星云變得清晰可見(jiàn)。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)家 行星狀星云 光年 恒星