長度相當于三個月亮并排，前所未見細節(jié)曝光！史上最大規(guī)模的ALMA圖像來了

新民晚報記者今天（25日）從中國科學院上海天文臺獲悉，該臺參與的國際研究團隊依托阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列望遠鏡（ALMA），獲得史上最大規(guī)模的ALMA圖像，以前所未有的精細程度揭示了銀河系中心區(qū)域復雜的星際氣體絲狀結構網(wǎng)絡；而這一高質量數(shù)據(jù)集將使天文學家能夠深入研究銀河系中心的位于超大質量黑洞附近最極端環(huán)境下的恒星生命歷程。

史上最大規(guī)模的ALMA圖像展示了對銀河系中心的分子氣體（圖片來源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/S. Longmore 等；背景：ESO/D. Minniti等）

“這是一個充滿極端條件、肉眼無法觀測的區(qū)域，如今卻以前所未有的細節(jié)呈現(xiàn)在我們眼前。”歐洲南方天文臺（ESO）的天文學家、此次數(shù)據(jù)獲取團隊的成員之一阿什利·巴恩斯表示。這些觀測為人們提供了銀河系所謂“中央分子區(qū)”（CMZ）中冷分子氣體的獨特視角，這些氣體正是恒星形成的原始物質。這也是首次對整個CMZ區(qū)域的冷氣體進行如此精細的系統(tǒng)探測。

此次圖像所覆蓋的區(qū)域尺度超過650光年，包含大量致密的氣體和塵埃云，環(huán)繞著位于銀河系中心的超大質量黑洞。“這是距離地球最近、唯一能夠讓我們以如此高分辨率研究的星系核區(qū)。”巴恩斯指出。該數(shù)據(jù)集以前所未有的方式揭示了CMZ的結構特征，從尺度達數(shù)十光年的氣體結構，一直到環(huán)繞單顆恒星的小尺度氣體云。

據(jù)悉，ACES（ALMA中央分子區(qū)探索巡天）重點研究的是冷分子氣體。該巡天深入解析了CMZ區(qū)域復雜的化學組成，探測到數(shù)十種不同的分子，從一氧化硅等簡單分子，到甲醇、丙酮、乙醇等更為復雜的有機分子。

ALMA 觀測到的銀河系中心不同分子分布：ACES 已繪制出銀河系中心數(shù)十種分子的空間分布。此處展示的五種分子自上而下分別為：一硫化碳、異氰酸、 一氧化硅、一氧化硫和氰乙炔。（圖片來源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/S. Longmore 等）

冷分子氣體沿著絲狀結構流動，并匯聚到致密物質團塊中，為恒星的誕生提供物質基礎。在類似太陽系的銀河系外圍區(qū)域，這一過程已相對清楚，但在中心區(qū)域，其物理過程則更為極端。

“CMZ孕育了銀河系中已知質量最大的恒星群體，其中許多恒星演化迅速、壽命短暫，最終以強烈的超新星爆發(fā)，甚至是極超新星級別的爆炸結束生命。”ACES項目負責人、英國利物浦約翰摩爾斯大學天體物理學教授史蒂夫·朗莫爾表示。通過ACES，天文學家希望深入理解這些極端現(xiàn)象如何影響恒星的形成過程，并檢驗現(xiàn)有恒星形成理論在極端環(huán)境下是否仍然適用。

“通過研究CMZ中的恒星形成，我們也能夠更清晰地認識星系的形成與演化過程。”朗莫爾補充道，“我們認為該區(qū)域在許多方面與早期宇宙中的星系相似，那些星系中的恒星同樣誕生于高度混亂且極端的環(huán)境之中。”

為獲取這一全新數(shù)據(jù)集，天文學家利用了位于智利阿塔卡馬沙漠的ALMA。這是ALMA 首次對如此大范圍的天空區(qū)域進行系統(tǒng)掃描，因此也構成了迄今為止規(guī)模最大的ALMA圖像。在天空投影上，這一通過拼接大量獨立觀測數(shù)據(jù)獲得的馬賽克圖像，其長度相當于三個月亮并排。

中國科學院上海天文臺研究員呂行是ACES項目數(shù)據(jù)處理工作組的核心成員之一，并牽頭負責其中一篇數(shù)據(jù)發(fā)布論文（Paper Ⅳ）。該論文發(fā)布了ACES觀測中的兩個中帶寬譜線窗口數(shù)據(jù)，包括六種代表性分子譜線的圖像。此外，論文分析了連續(xù)譜及十余種分子譜線圖像的形態(tài)相似性、若干種同位素分子和同分異構體分子之間的譜線強度比等問題。上海天文臺的多位科研人員和研究生也通過不同工作組參與了ACES項目。“我們正在并行開展K波段觀測項目，針對關鍵分子譜線進行觀測，以約束ACES覆蓋區(qū)域內氣體的溫度。上海天文臺的天馬65米射電望遠鏡及其新建的7波束k波段接收機，將在這一研究中發(fā)揮關鍵作用。”呂行表示。

據(jù)悉，ACES項目的相關成果已形成五篇論文，已被《皇家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）接收發(fā)表，并有第六篇論文已近接收。

原標題：《長度相當于三個月亮并排，前所未見細節(jié)曝光！史上最大規(guī)模的ALMA圖像來了》

欄目編輯：馬丹

來源：作者：新民晚報 郜陽