ALMA突破性地图揭示银河系中心“罕见而神秘”的结构

中国 - 艾赫巴里通讯社

ALMA突破性地图揭示银河系中心“罕见而神秘”的结构

在一项里程碑式的天文学成就中，科学家利用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）望远镜，绘制出了银河系混乱中心迄今为止最详细的地图。这些突破性的观测涵盖了银河系中心超大质量黑洞周围650光年的范围，揭示了“罕见而神秘”的结构，这些结构挑战了当前的解释，为大爆炸后不久盛行的极端条件提供了无与伦比的洞察。

这个被称为中央分子区（CMZ）的动荡区域，深藏在人马座中，其特点是密集的分子气体云。研究人员认为，其紧凑而混乱的环境密切反映了宇宙早期星系的条件。新地图是ALMA自2013年投入运营以来制作的最大图像，覆盖了相当于三个满月宽度的天空区域。这种超详细的视角允许研究从超音速气体的巨大云团到以惊人速度绕银河系中心旋转的单个恒星的一切。

欧洲南方天文台（ESO）的天文学家兼研究团队的关键成员阿什利·巴恩斯强调了这些发现的重要性。“这是一个极端之地，肉眼不可见，但现在以非凡的细节展现出来，”巴恩斯说。她补充说，随着该地区正在建造更强大的望远镜，“在许多方面，这仅仅是个开始。”通过仔细分析CMZ内气体的运动、速度和化学成分，科学家旨在深入了解推动银河系和填充幼年宇宙的古代星系进化的恶劣环境。

CMZ是围绕超大质量黑洞人马座A*的活动漩涡，是碰撞气体云、超音速气体高速公路和快速生长、早逝的超活跃恒星的广阔集合。根据哈佛-史密森天体物理中心的数据，该区域拥有银河系约80%的密集气体，使其成为银河系中最热、最密和最湍流的区域。分子气体的湍流流动矛盾地促进了CMZ某些区域的恒星形成，而另一些区域则莫名其妙地空旷。科学家们渴望揭示这些大型过程（控制物质通过CMZ的运动）如何决定单个恒星和气体云等小规模现象的演化。

为了进一步开展这些调查，ALMA CMZ探索调查（ACES）启动了，它汇集了来自全球70个机构的160多名科学家。他们的初步发现，详细发表在《皇家天文学会月刊通告》这一著名期刊上，共有五篇论文，有望在未来几年彻底改变我们对银河系中心的理解。ACES团队报告称，通过研究CMZ中气体发射的不同波长光，他们识别出70多种分子，包括一氧化硅等简单分子以及乙醇和甲醇等复杂有机化合物。

放大图像特定区域的能力使团队能够观察特定过程（例如大规模气体云碰撞期间释放的冲击波）如何影响CMZ不同区域的热量、运动和化学成分。这些全面的数据将有助于构建CMZ的三维地图，这将揭示其子结构之间的相互联系，并阐明物质的大规模流动如何最终导致恒星的形成和毁灭。

ACES团队负责人、利物浦约翰摩尔斯大学天体物理学教授史蒂文·朗莫尔强调了该区域的戏剧性。“CMZ拥有我们银河系中已知的一些最巨大的恒星，其中许多恒星生命短暂，早逝，最终以强大的超新星爆发甚至超新星爆发结束生命，”朗莫尔说。初步发现中还包括一个被称为毫米超宽线天体（MUBLO）的特殊异常。这个紧凑、尘土飞扬的天体只能在毫米波长下检测到，对于X射线、红外和射电望远镜来说是不可见的。

充满快速移动气体的MUBLO表现出与银河系中心预期活跃年轻恒星相似的特征。然而，其独特的属性与太空中任何其他已知结构不符。深入研究MUBLO等异常现象并理解它们在CMZ更广泛结构中的整合，可能会为理解古代宇宙的极端环境开辟新途径，而这些环境距离太远，无法直接观测。

朗莫尔总结道：“通过研究CMZ中恒星的诞生方式，我们还可以更清楚地了解星系是如何生长和演化的。我们相信该区域与早期宇宙中的星系有许多共同特征，在那里恒星在混乱、极端的环境中形成。”

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