2024年11月20日，我院天文系张华年副教授以第一作者和通讯作者的身份在《Science Advances》期刊上发表题为“A MUSE source-blind survey foremissionfrom the circumgalactic medium”的研究成果，华中科技大学为第一完成单位，亚利桑那大学Dennis Zaritsky 教授为合作者。该工作利用星系周介质特定的发射线，对星系周介质进行二维平面图绘制，研究了星系所处的环境与星系周介质的相互作用，为研究星系演化打开一个新的窗口。

星系周介质（circumgalactic medium，简写为CGM）是位于星系盘之外且在星系维里半径内的稀疏气体介质，为中心星系的恒星形成活动提供燃料，星系中绝大多数重子物质都存在于CGM之中。研究CGM的方法有很多种，主要包括利用明亮的背景源（通常是明亮的类星体）的吸收线光谱，当背景源发出的光经过前景星系的CGM时，会被前景星系的CGM吸收，形成类星体光谱吸收特征；或者通过探测目标星系CGM直接发出的光，绘制CGM的二维平面图。由于目标星系CGM直接发出的光极其微弱，需要借助大望远镜长进行时间曝光才能获取足够的信号。

该研究使用公开的Hubble Deep Field South (HDFS)中的Multi Unit Spectroscopic Explore（MUSE）的光谱数据（曝光时间27小时），对天空中这一区域进行Lyα、Hα、[OII]、[OIII]等CGM发射线盲选（红移范围为0～5），结果显示CGM所处的系统十分复杂，有着不规则的结构以及复杂的动力学性质。为此，从中单独挑选出了三个系统来探究CGM发射线的性质。一是低红移、低质量星系的CGM Hα发射（图1）。研究发现，Hα发射线延伸的范围远超过星系盘的范围，表明这些发射线是在CGM中电离产生的，而不是存在于星系盘内部；构建了该星系CGM的动力学二维平面图，结果显示速度弥散非常混乱。二是高红移(z=3.9076)星系的CGM Lyα发射（图2）。研究发现，该星系在宽波段图像中几乎不可见，但是其Lyα发射极其延展，呈现了早期星系的性质。三是星系对的CGM [OII]发射（图3）。研究发现，其延展程度几乎达到了一半的维里半径，该星系对的速度图显示了非常明显的速度梯度，且速度梯度与星系对的速度差不相吻合，这显示了星系对速度动力学的复杂性，同时也揭示了星系相互作用时存在潮汐力和流体动力学现象。

图1：低红移、低质量星系的CGM Hα发射。

图2：高红移星系的CGM Lyα发射。

图3：星系对的CGM [OII]发射。

目前的数据还无法给出更多定量的动力学分析，后续利用大望远镜对距离更近、质量更大的星系进行细致观测，将有助于天文学家更好地理解星系周介质的动力学性质、内流外流、金属分布以及可能的反馈机制。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp8629