阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波射電望遠鏡陣列(ALMA)打開了人們觀察宇宙的新視野。據物理學家組織網9月2日報道,最近,日本天文學家成功合成了圍繞著行星狀星云NGC 6302的碳原子分布圖,這也是第一張由射電干涉望遠鏡拍攝的500GHz(千兆赫)頻帶高分辨率天文圖像。這次觀測是對ALMA第8頻帶接收器進行測試,這部分望遠鏡由日本國家天文臺(NAOJ)建造。
NGC 6302是一個行星狀星云。行星狀星云是恒星走向死亡的最后階段,NGC 6302中心恒星質量超過太陽許多倍,向兩邊噴出了雙極形狀的氣體。ALMA第8頻帶接收器正瞄準星云的中心,顯示出碳原子的分布集中在中心一小片區域,與圍繞中心恒星的灰塵和氣盤很相似。
ALMA有10個接收器頻帶,覆蓋了廣泛的頻率范圍。所有天線為每個頻帶都裝備了精密的接收器。日本國家天文臺承擔了第4(接收頻率為125—163GHz,毫米波)、第8(385—500GHz,亞毫米波)和第10(787—950GHz,太赫茲波)頻帶建設。
第8頻帶接收器能觀察到許多分子、原子的無線電波譜,如碳原子波譜492GHz。研究人員解釋說,根據溫度和密度,宇宙氣體可以分為三類:等離子云(粒子數密度:0.01/立方厘米,幾百萬攝氏度)、原子云(10/立方厘米,-160攝氏度)和分子云(10000/立方厘米,-260攝氏度)。原子云密度增加會變成分子云,分子云密度增加會變成恒星“溫床”。反過來,如果受到高強度紫外線照射,構成分子云的分子也會分散變成原子。詳細研究原子云和分子云的分布,有助于我們理解宇宙氣體的演化。觀察碳原子對研究原子云的分布與特征,探索宇宙化學成分至關重要,因為許多復雜分子都是通過碳原子和氫、氧等其他原子的化學反應形成。
此前對500GHz頻帶的觀察,包括對宇宙中碳原子無線電譜線的觀察是由單碟射電望遠鏡來完成,分辨率一般在15角秒或更大(1角秒=1/3600度)。而ALMA分辨率大大提高,第8頻帶接收器由5個7米天線組成,每個分辨率達到3.5角秒,而所有的ALMA天線組合在一起,分辨率可再提高400倍。
進一步觀察還將更詳細地揭示星云的化學環境,研究人員希望ALMA觀察臺能揭示星際物質的進化過程。