史上最大最高清銀河系中心區域圖像發布

央廣網北京2月26日消息（記者朱敏）據中央廣播電視總臺中國之聲報道，天文學家近日獲得了一幅震撼人心的全新圖像，首次以前所未有的精細程度揭示了銀河系中心區域復雜的星際氣體絲狀結構網絡。這個圖像由國際合作獲得，中國科學院上海天文臺團隊參與了重要的數據處理工作。這幅高精度“天圖”如何拍成的？它揭示了銀河系中心區域的哪些奧秘？

史上最大規模的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

銀河系中心區域到底長什么樣？一直以來，人類并沒有一張清晰的銀河中心圖像。主要難度在于，天文觀測通常很難同時做到“看得廣”和“看得清”。看得廣需要掃很多位置，看得清需要更細的角分辨率和更高靈敏度，這兩者都會顯著增加觀測時間。中國科學院上海天文臺研究員呂行解釋，這次國際合作團隊利用位于智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列望遠鏡，簡稱為ALMA，拍出了迄今為止最高清的銀河系中心區域圖像。

呂行介紹：“團隊這次累計使用了ALMA超過1000小時的觀測時間，這在ALMA項目中屬于極其罕見的大規模投入，也因此才能拼接出如此大跨度且細節豐富的圖像。若用通俗類比，就像要用高倍顯微鏡把一整張‘地圖’逐格拍清楚，再拼成一張超清全景。ALMA的運行成本估算在每小時約2萬美元量級，僅從觀測資源角度，這批數據的價值大約在千萬美元級別，不過它帶來的科學價值是無法用金錢直接衡量的。”

從團隊公布的這張高清圖看，一條蜿蜒的飄帶，內部的絲狀和星光點點清晰可見，充滿夢幻感和神秘感。呂行介紹，這張圖像正對銀河系中心，并沿著銀盤方向橫向延伸。圖像上下方向覆蓋約一個滿月，左右方向覆蓋約三個滿月。

呂行表示：“它的像素規模約為10000×4000，合計約4000萬像素，類似一張超高分辨率的‘全景城市航拍圖’。每個像素都對應天區里一個小小位置，因此可以同時看清宏觀結構（大片云團、長的細絲）和微觀細節（亮點、密集的核心等），呈現出過去從未見過的紋理與層次。”

這片天區位于銀河系中心附近，是銀河系里最擁擠、最能量充沛的區域之一，可以把它想象成“銀河系大都會的中心廣場”。呂行表示，太陽系離中心大約2.6萬光年，更像住在“遠郊”，因此，人們對中心區的真實樣貌長期了解不足。

呂行指出：“那里氣體密度更高、湍動更強、磁場更復雜，還有超大質量黑洞人馬座A*及其歷史活動的影響，環境比太陽系附近更嚴苛。也正因如此，它可能孕育與我們熟悉環境不同的天體現象，例如，更大質量的恒星如何誕生、為何那里有大量細長的電離氣體絲狀結構、黑洞過去是否更活躍并留下遺跡等。極端環境是檢驗物理規律普適性的最佳實驗室，而要真正回答這些問題，必須依賴高分辨率成像與系統巡天?！?/p>

此次團隊利用ALMA，從2021年下半年開始獲取數據，到2023年夏天完成了大部分觀測。呂行告訴中國之聲記者，天文觀測的圖像嚴格來說不是拍出來的，而是國際團隊采取數據處理技術，克服各類技術難題拼接出來的。

呂行表示：“我們從2021年底開始持續處理數據，團隊規模約20人，來自多個國家和機構，幾乎每周都會開例會，專門討論校準策略、拼接方式、成像參數和疑難問題。由于觀測覆蓋范圍巨大、頻段多、數據量非常可觀，處理過程往往需要反復迭代，確保不同觀測塊之間的亮度一致、噪聲受控、偽影最小。直到2026年1月，我們才基本完成全套數據處理，形成可以公開發布的高質量產品?！?/p>

此次圖像所覆蓋的區域尺度超過650光年，包含大量致密的氣體和塵埃云，環繞著位于銀河系中心的超大質量黑洞。歐洲南方天文臺（ESO）的天文學家、此次數據獲取團隊的成員之一阿什利·巴恩斯表示，“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?！痹摂祿郧八从械姆绞浇沂玖算y河系所謂“中央分子區”的結構特征，從尺度達數十光年的氣體結構，一直到環繞單顆恒星的小尺度氣體云。

呂行則表示，這是一套前所未有的高分辨率、寬覆蓋的“原材料”，類似把一座陌生城市的高清全景地圖第一次完整公開。

呂行說：“即便只是快速瀏覽，我們已經能看到許多值得深入研究的線索，例如銀河系中心廣泛存在的絲狀氣體結構、一些分子云內部出現異常強的分子譜線發射等。但這些現象背后的物理機制需要后續系統分析、與其他波段數據對比、并結合理論模型才能確認?！?/p>

中央分子區探索巡天團隊重點研究的是冷分子氣體。團隊深入解析了區域復雜的化學組成，探測到數十種不同的分子，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（ALMA中央分子區探索巡天）已繪制出銀河系中心數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

呂行是團隊項目數據處理工作組的核心成員之一，并牽頭負責其中一篇數據論文發布。他關注到銀河系中心區域一個著名的分子云，是銀河系內最強的恒星形成“工廠”之一。

呂行介紹：“我們看到其中一氧化硫等分子的發射異常強，通常這類強發射可能提示氣體經歷了更劇烈的加熱、沖擊或化學再加工，比如云團之間頻繁碰撞、強湍動摩擦，或者恒星形成反饋引發的沖擊波等。當然，單憑‘亮’還不足以下結論，需要進一步結合速度結構、溫度密度診斷與其他分子對照。除此之外，我們還看到多種分子氣體呈現細絲、環形、殼層等形態，這些結構可能與磁場約束、剪切運動、膨脹波或歷史爆發事件有關，但目前仍在定量分析階段，尚不能簡單歸因?！?/p>

團隊認為該區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境之中。通過這張圖像，天文學家希望深入理解這些極端現象如何影響恒星的形成過程，并檢驗現有恒星形成理論在極端環境下是否仍然適用。

呂行表示：“團隊數據確實揭示了許多在太陽系附近不常見的特征，例如，大量長而細的分子氣體絲狀結構、復雜的環狀與殼層形態等。這些現象提示中心區的氣體可能以不同方式聚集并坍縮，進而影響恒星的質量分布、形成效率甚至行星系統的起源條件。換句話說，銀河系中心是檢驗‘恒星形成是否有多種模式’的關鍵場所?！?/p>

北京時間2月25日晚，關于這張圖像的所有數據完全公開，任何研究者或公眾都可以自由下載、制作自己的圖像、尋找新結構。呂行表示，當全世界的天文學家和愛好者去挖掘這些寶貴的數據后隱藏的奧秘，銀河系中心的大發現時代即將開啟。而這張圖的制作者——中央分子區探索巡天團隊也將繼續在公開數據基礎上開展更深入的科學分析。

呂行指出：“一個方向是系統識別更多細絲結構，統計細絲的長度、寬度、速度梯度與能量預算，判斷它們是被磁場拉直、被剪切撕裂，還是由沖擊壓縮形成；另一個方向是尋找恒星正在誕生的位置；第三個方向是化學演化，利用多種分子聯合約束分子合成與分解路徑，反推溫度、密度、輻射與宇宙線環境。我們也會與紅外、X射線、射電連續譜等多波段資料結合，建立銀河系中心極端環境下‘氣體結構-動力學-化學-恒星形成’的整體圖景。”

（來源：央廣網）