创新背景

斯蒂芬五重奏（1887年发现的著名的致密星系群）附近的21厘米氢原子线（HI，表示为红色晕）的发射图，叠加在彩色的深光学图像上。星系群位于图像中心的淡黄色不规则晕（大小约为8弧分）内。明亮的致密光源大多是银河系中的前景恒星（但有时也是背景星系）。

使用500米口径球面射电望远镜（FAST）的19光束探测器进行HI测绘观测，并使用法国夏威夷望远镜（CFHT）的MegaCam相机获得彩色光学图像。JWST最近发布的斯蒂芬五重奏的图像是使用NIRcam（近红外）相机和Miri（中红外）仪器获得的。蓝光和白光代表近红外的恒星辐射，橙色和红光代表中红外尘埃和气体的辐射。

创新过程

由斯特拉斯堡天文台（CNRS / Unistra）组成的国际团队使用FAST射电望远镜对“斯蒂芬五重奏”周围的区域进行了深度测绘，“斯蒂芬五重奏”是一组紧凑的星系，被选为詹姆斯韦伯望远镜第一张照片的目标。由于21厘米的发射，他们发现原子气体延伸了200万光年（大约是银河系大小的20倍）。它是迄今为止在星系周围发现的最大的原子气体结构。

漫射气体图可以与使用夏威夷望远镜（CFHT）的MegaCam相机获得的斯蒂芬五重奏图像上可见的漫射恒星分量进行比较。HI发射的叠加表明原子气体的结构远远超出了包裹星系群的扩展恒星的光晕，这是CFHT揭示的。这种气体的来源仍然存在争议，比如它是从星系中驱逐出来的还是来自星系际介质。

星系之间复杂相互作用

自1877年被法国天文学家爱德华·斯蒂芬（Edouard Stephan）发现以来，斯蒂芬五重奏继续揭示星系之间复杂相互作用的谜题，以及星系群中星系与弥漫介质之间的相互作用。

这种气体可能已经存在了大约10亿年

这些发表在《自然》杂志上的新观测表明，在远离该群中心的地方，存在一种大规模低密度弥漫气体，这种气体可能已经存在了大约10亿年。以这种原子形式和如此低的密度检测这种气体是神秘的，因为不知道它如何在如此长的时间尺度上通过星系间紫外线辐射在电离中幸存下来。

这一发现之所以成为可能，要归功于极高的灵敏度、大视场和竞争性角分辨率的独特组合。

原子气体的新窗口

氢是宇宙中最轻、最丰富的原子元素。在地球上，它被发现与分子内的其他原子结合或以氢H2的形式结合。在宇宙中，氢可以以孤立的中性原子（HI）的形式存在。

星系的演化主要由这种原子气体从星系际介质中吸积，然后由这种气体转化为恒星来控制。因此，探测星系内部和周围原子气体的观测对于研究星系形成和演化模式至关重要。FAST是目前世界上最大的单天线射电望远镜。

创新价值

探索原子气体最直接的方法是在无线电域中观察原子氢21厘米精细结构线的发射。在中国贵州建造的五百米口径球面射电望远镜（FAST）是目前世界上最大的单天线射电望远镜。FAST及其19束探测器的全面调试为宇宙中的原子气体打开了一扇新窗口，特别是对于远离星系的低密度扩散气体。