氢原子百科 
中性氢是宇宙中未聚拢成恒星发光发热的氢原子，由一个质子加一个电子组成。[3]
1952年，人们首次绘出了银河系中的中性氢分布图，确定了银河系的自转曲线。1958 年，奥尔特、弗兰克·克尔和加特·韦斯特豪特出版了著名的银河系星盘内中性分布图谱。[1]中性氢作为星系的原初气体成分，是星系中分布的最延展的重子物质结构，星系的一氧化碳(CO)谱线的辐射则主要来自星系中心区域，因此借助中性氢和CO这两种谱线速度和流量分布，科学家可以估计不同半径处的星系动力学质量，进而研究星系的重子和暗物质的分布。[4]天文学家主要通过观测中性氢21cm辐射和吸收以及莱曼α吸收等方法来示踪中性氢。[5]
2023年12月，贵州大学贵州射电天文台、中国科学院国家天文台和北京大学的研究团队利用中国天眼巡天数据，构建并释放了世界最大的中性氢星系样本，向全世界的星系与宇宙学研究人员共享了高质量的大样本观测数据。中国天眼中性氢巡天仅用三年（2020年8月—2023年7月）时间就完成了约7600平方度的巡天观测，发现了41741个中性氢星系样本。[6]
历史沿革
1944年4月，范德胡斯特在最后一次地下研讨会上，他公布了原子、离子和分子在射频波段均有辐射线存在 (Van de Hulst，1945)，其中最重要的是预言了中性氢应当在21.106 cm波长处存在辐射线。1951年，哈佛大学的哈罗德·尤恩 (Harold Ewen，1922-)和爱德华·塞耳 ( EdwardPurcell，1912 -- 1997) 做出21cm辐射线。1952年，人们首次绘出了银河系中的中性氢分布图，确定了银河系的自转曲线。1953年，麦哲伦云中也探测到中性氢。1958 年，奥尔特、弗兰克·克尔 (Frank Kerr，1918-2000)和加特·韦斯特豪特(Gart Westerhout，1927-- )出版了著名的银河系星盘内中性分布图谱(0ort，Kerr and Westerhout，1958)。[1]
名词来源
天文特征
中性氢作为星系的原初气体成分，是星系中分布的最延展的重子物质结构，星系的一氧化碳(CO)谱线的辐射则主要来自星系中心区域，因此借助中性氢和CO这两种谱线速度和流量分布，科学家可以估计不同半径处的星系动力学质量，进而研究星系的重子和暗物质的分布。[4]中性氢是宇宙中未聚拢成恒星发光发热的氢原子，由一个质子加一个电子组成。中性氢云团的运动反映早期宇宙的蛛丝马迹,观测中性氢信号可获知星系之间互动的细节，发现第一代天体以及宇宙漫长发育历程的线索。[3]
观测方法
天文学家主要通过观测中性氢21cm辐射和吸收以及莱曼α吸收等方法来示踪中性氢。由于中性氢21cm辐射不强，现有的射电望远镜在合理曝光时间内观测到的主要是近邻星系（z<0.1）中的中性氢。天文学家可以通过莱曼α吸收来探测更远、更高红移的中性氢。然而，莱曼α吸收线本身处于紫外波段，故地球上的光学望远镜只能观测z>1.7的莱曼α吸收线。中性氢21cm的吸收没有红移的限制，可作为互补的方法来探索前两种方法很难探测的红移区间内的中性氢气体。[5]
科研成果
2022年，由中国国家天文台庆道冲、李菂领导的国际合作团队，采用原创的中性氢窄线自吸收方法，利用FAST首次获得原恒星核包层中的高置信度的塞曼效应测量结果。发现了星际介质从冷中性气体到原恒星核具有连贯性的磁场结构，异于标准模型预测，为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。[8]
2023年4月19日，中国科学院上海天文台活动星系核结构与演化团组与澳大利亚First Large Absorption Survey in HI（FLASH）团队合作，利用澳大利亚平方公里阵探路者（Australian Square Kilometre Array Pathfinder，ASKAP）望远镜对Galaxy And Mass Assembly（GAMA）赤道天区内已知红移从0.42到1.00的星系进行了关联型中性氢21cm吸收线（Associated HI 21cm absorption line）盲搜。研究从GAMA赤道天区内选出326个红移在0.42至1.00区间的855.5 MHz峰值流量密度大于10 mJy的射电源并对其光谱进行搜寻，发现了2条关联型中性氢21cm吸收线。这2条吸收线均有较大的峰值光深（>0.1），均在致密射电源中发现，其寄主星系颜色均偏红且均是低激发态星系。该发现对天文学家进一步剖析红移0.42到1.00区间内的中性氢气体含量与特点具有重要作用。相关研究成果发表在《皇家天文学会月刊》上。[5]
2023年12月，贵州大学贵州射电天文台、中国科学院国家天文台和北京大学的研究团队利用中国天眼巡天数据，构建并释放了世界最大的中性氢星系样本，向全世界的星系与宇宙学研究人员共享了高质量的大样本观测数据。中国天眼中性氢巡天（英文缩写FASHI）仅用三年（2020年8月—2023年7月）时间就完成了约7600平方度的巡天观测，发现了41741个中性氢星系样本。样本数量和数据质量远超国内外其他中性氢巡天项目。预计未来五年，将探测到十多万个中性氢星系。[6]
参考资料 8
- 参考 1
- neutral hydrogen — 中国天文学名词审定委员会
- 参考 3
- 中国天眼首次探测到河外星系中性氢发射线，或助暗物质研究 — 澎湃新闻
- 上海天文台在中性氢21厘米吸收线研究中获进展 — 中国科学院
- 迄今世界上最大的中性氢星系样本!中国天眼巡天成果上新 — 新浪网
- “英汉天文学名词数据库”开放使用约定 — 中国天文学会天文学名词审定委员会
- 中性氢、快速射电暴、毫秒脉冲星……中国天眼“硕果累累” — 光明科技
注释
- “英汉天文学名词数据库”（以下简称“天文名词库”）是由中国天文学会天文学名词审定委员会（以下简称“名词委”）编纂和维护的天文学专业名词数据库。该数据库的所有权归中国天文学会所有。[7]