DIXE 科学背景
星系生态系统是天文学的重要前沿课题之一,X 射线波段的热气体在星系生态系统中扮演着重要角色。这些热气体来源于恒星反馈和超大质量黑洞的反馈,对星系的形成和演化有着深远的影响。然而,人们对这两个反馈过程的详细物理学原理知之甚少。银河系,我们的家园,是理解整个星系生态系统的绝佳突破口。
银河系热重子探测项目(DIXE)是拟在中国空间站(CSS)上挂载的高分辨率 X 射线光谱巡天探测器。DIXE 将利用大视场巡天重点研究银河系中的热重子,比如银河系的热气体晕和 eROSITA 气泡。DIXE 将利用高分辨率 X 射线光谱分析,探测银河系热重子的物理性质(如温度、密度、元素丰度、运动学等)。

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大尺度热气体结构
eROSITA气泡在银盘上下覆盖了超过一万平方度的天区,这个结构可能起源于银河系中心的,但是确切起源仍然存在争议 。它可能起源于银河系超大质量黑洞(Sgr A*)的剧烈活动,也可能起源于银河系中心大量且剧烈的恒星反馈。DIXE可以进行精确的辐射和元素丰度测量。此外,如果气泡由于其运动而具有显著的多普勒频移,DIXE可以很容易地捕获这种运动学信息。除了eROSITA气泡外,DIXE还可以研究天鹅座环(Cygnus loop)等其他较大的热气体结构。
02
银河系热气体晕
银河系晕(MWH)是包裹银河系的热气体结构,温度约为 0.1−0.2 keV。由于缺乏高分辨率的X射线光谱观测,它的金属丰度在很大程度上是未知的。此外可能还存在更热的成分,温度约为 0.7 keV,并且Ne / O 丰度之比要比太阳系的高。如果DIXE观测证实了这一更高温度的成分,我们将有机会进一步确定这些元素的来源。


03
太阳系本地泡
我们的太阳系处在一个100 pc大小的热气体结构中,这个结构被称作本地热气体泡(Local Hot Bubble, LHB),这个结构也会产生明亮的X射线辐射。虽然本地泡的形状不规则,但我们认为它的温度分布大致上是均匀的,约0.1 keV。由于本地泡就在太阳系的周围,所以它的强度不受银河系吸收的影响。它的元素丰度很大程度上是未知的,因为有部分 O、Mg、Si 和 Fe 可能被困在尘埃中,但确切的比例很难确定。
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太阳风电荷交换
在太阳系内,太阳风电荷交换过程可以产生随时间变化的X射线前景发射。太阳风携带的离子可以从太阳系的中性介质中捕获电子,进入激发态,从而发射X射线。这种过程会使类氦三重态禁线与共振线之比增强,以及使高阶莱曼发射线与莱曼α线之比增强。想要定量研究太阳风电荷交换产生的X射线,则需要高分辨率X射线光谱观测。
