近期，中國科學(xué)院上海天文臺活動星系核結(jié)構(gòu)與演化團(tuán)組與澳大利亞First Large Absorption Survey in HI（FLASH）團(tuán)隊合作，利用澳大利亞平方公里陣探路者（Australian Square Kilometre Array Pathfinder，ASKAP）望遠(yuǎn)鏡對Galaxy And Mass Assembly（GAMA）赤道天區(qū)內(nèi)已知紅移從0.42到1.00的星系進(jìn)行了關(guān)聯(lián)型中性氫21cm吸收線（Associated HI 21cm absorption line）盲搜。研究從GAMA赤道天區(qū)內(nèi)選出326個紅移在0.42至1.00區(qū)間的855.5 MHz峰值流量密度大于10 mJy的射電源并對其光譜進(jìn)行搜尋，發(fā)現(xiàn)了2條關(guān)聯(lián)型中性氫21cm吸收線。這2條吸收線均有較大的峰值光深（>0.1），均在致密射電源中發(fā)現(xiàn)，其寄主星系顏色均偏紅且均是低激發(fā)態(tài)星系。該發(fā)現(xiàn)對天文學(xué)家進(jìn)一步剖析紅移0.42到1.00區(qū)間內(nèi)的中性氫氣體含量與特點(diǎn)具有重要作用。相關(guān)研究成果發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》上。

氫元素是最簡單的元素，也是宇宙中最多的元素。中性氫研究是天文領(lǐng)域的前沿課題。對于中性氫的示蹤可以幫助天文學(xué)家解析恒星形成、星系結(jié)構(gòu)、氣體動力學(xué)和活動星系核的吸積與反饋等天體物理問題，并對探究星系和宇宙的演化具有重要意義。目前，天文學(xué)家主要通過觀測中性氫21cm輻射和吸收以及萊曼α吸收等方法來示蹤中性氫。由于中性氫21cm輻射不強(qiáng)，現(xiàn)有的射電望遠(yuǎn)鏡在合理曝光時間內(nèi)觀測到的主要是近鄰星系（z<0.1）中的中性氫。天文學(xué)家可以通過萊曼α吸收來探測更遠(yuǎn)、更高紅移的中性氫。然而，萊曼α吸收線本身處于紫外波段，故地球上的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡只能觀測z>1.7的萊曼α吸收線。中性氫21cm的吸收沒有紅移的限制，可作為互補(bǔ)的方法來探索前兩種方法很難探測的紅移區(qū)間內(nèi)的中性氫氣體。

目前，天文學(xué)家已觀測到約200條左右的中性氫21cm吸收線，集中在紅移z<0.4內(nèi)。為了搜尋更多的中性氫21cm吸收線來研究中性氫的演化，F(xiàn)LASH團(tuán)隊利用ASKAP望遠(yuǎn)鏡開展了中性氫21cm吸收線的盲搜計劃，主要探測北緯18度以南紅移0.42到1.00區(qū)間內(nèi)的中性氫氣體。這種盲搜觀測能夠避免因預(yù)先挑選觀測對象所帶來的偏差，并能夠幫助研究人員給出中性氫氣體性質(zhì)更為全面而完整的統(tǒng)計分析結(jié)果。

上海天文臺在GAMA赤道天區(qū)搜集了326個紅移在0.42到1.00之間、855.5 MHz峰值流量密度大于10 mJy的射電源來進(jìn)行關(guān)聯(lián)型中性氫21cm吸收線的搜尋。本研究中，如何從大量射電源里挑選出符合要求的射電源是難點(diǎn)。為了挑選出適合本研究的射電源，科研人員將多個天文數(shù)據(jù)庫中的GAMA區(qū)域里紅移從0.42到1.00的星系挑選出來，如斯隆巡天數(shù)據(jù)庫、GAMA巡天數(shù)據(jù)庫及NED（NASA/IPAC Extragalactic Database）數(shù)據(jù)庫等，而后將這些星系與FLASH觀測得到的射電源目錄相交叉后，再將855.5 MHz峰值流量密度大于10 mJy的射電源挑選出來，最終由研究人員逐個審查確定了這326個目標(biāo)射電源。該工作搜尋到2個置信的探測（圖1）。同時，科研人員將上述研究與以往成果進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)，對于峰值光深大于0.1且置信度大于3σ的吸收線，其探測率隨紅移的增大而減?。▓D2）。

圖1.FLASH在GAMA天區(qū)探測到了兩條關(guān)聯(lián)性中性氫21cm吸收線。左邊是光學(xué)圖像上面疊加了射電輪廓；右邊是探測到的吸收線。

圖2.峰值光深大于0.1且置信度大于3σ的關(guān)聯(lián)型中性氫21cm吸收線的探測率隨紅移的增大而減小。