“大海捞针”：科学家从遥远的星系中探测到行星状星云

据外媒报道，波茨坦莱布尼兹天体物理研究所（AIP）的研究人员利用MUSE仪器的数据，成功地探测到了遥远星系中极其微弱的行星状星云。 他们所使用的方法，即图像数据处理中的过滤算法，为宇宙距离的测量--从而也为确定哈勃常数--提供了新的可能性。

行星状星云出现在太阳附近是众所周知的，它是在恒星生命末期从红巨星演化到白矮星阶段时出现的彩色天体：当恒星用完核聚变的燃料时，它将其气体包络层吹到星际空间，收缩，变得极热，并激发膨胀的气体包络层发亮。与恒星的连续光谱不同，这个气体包层中某些元素的离子，如氢、氧、氦和氖，只在某些波长下发光。调谐到这些波长的特殊光学滤镜可以使微弱的星云变得可见。在我们的银河系中，离这种天体最近的是螺旋星云，距离650光年。

随着行星状星云距离的增加，图像中的视直径会缩小，综合视亮度也会随着距离的平方而减少。在我们的邻近星系，仙女座星系中，在几乎4000倍的距离上，螺旋星云将只能看到一个小点，其视亮度将几乎只有1500万分之一。利用现代大型望远镜和长曝光时间，这样的天体还是可以用光学滤镜或成像光谱学来成像和测量。

这项新研究的第一作者、AIP的innoFSPEC部门的负责人Martin Roth表示：“利用AIP开发的PMAS仪器，我们在2001年到2002年在卡拉阿托天文台的3.5米望远镜上对仙女座星系的少数几个行星状星云进行了整体场光谱分析，首次成功做到了这一点。然而，相对较小的PMAS视场还不允许调查更大的天体样本。”

研究人员花了整整20年的时间，在一个更大的望远镜上使用一个视场大50多倍的更强大的仪器来进一步发展这些首次实验。智利极大望远镜的MUSE主要是为了发现目前我们可以观测到的宇宙边缘的极暗天体而开发的--并且自第一次观测以来，已经为此目的产生了惊人的结果。恰恰是这一特性在探测遥远星系中极暗的PN时也发挥了作用。

NGC 474星系是一个特别好的例子，通过与其他更小的星系的碰撞，由引力作用散落的恒星形成了一个明显的环状结构。它大约位于1.1亿光年之外，比螺旋星云远约17万倍。因此，这个星系中行星状星云的表观亮度是螺旋星云表观亮度的300亿分之一，属于团队设计MUSE仪器所针对的宇宙学意义上的星系范围。

AIP的一个研究小组与来自美国的同事一起开发了一种方法，利用MUSE来隔离和精确测量遥远星系中行星状星云的极其微弱的信号，具有很高的灵敏度。图像数据处理中一个特别有效的过滤算法在这里发挥了重要作用。对于环形星系NGC 474，ESO的档案数据是可用的，基于两次非常深的MUSE曝光，每次5小时的观测时间。数据处理的结果：在应用了滤波算法之后，总共有15个极其暗淡的行星状星云变得清晰可见。