史上最大規(guī)模的ALMA圖像展示了銀河系中心的分子氣體。

天文學(xué)家近日獲得的一幅全新圖像首次以前所未有的精細(xì)程度揭示了銀河系中心區(qū)域復(fù)雜的星際氣體絲狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。該圖像由阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）獲取，是目前為止最大跨度的ALMA圖像，這一高質(zhì)量數(shù)據(jù)集將使天文學(xué)家能夠深入研究銀河系中心位于超大質(zhì)量黑洞附近最極端環(huán)境下的恒星生命歷程。

銀河系的中央分子區(qū)（CMZ，Central Molecular Zone）是一個充滿神秘與未知的區(qū)域，該區(qū)域圍繞著銀心的超大質(zhì)量黑洞，擁有致密分子氣體和數(shù)個超新星遺跡，伴隨著劇烈湍流、強(qiáng)烈磁場和頻繁高能爆發(fā)現(xiàn)象。這些極端環(huán)境塑造了CMZ獨(dú)特的物質(zhì)循環(huán)過程，驅(qū)動CMZ中新生代恒星的誕生。

“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(xì)節(jié)呈現(xiàn)在我們眼前?！睔W洲南方天文臺（ESO）天文學(xué)家、此次數(shù)據(jù)獲取團(tuán)隊(duì)成員之一的阿什利·巴恩斯（Ashley Barnes）表示，這也是距離地球最近、唯一能夠讓科學(xué)家以如此高分辨率研究的星系核區(qū)。

據(jù)了解，此次研究是科學(xué)家首次對銀河系整個CMZ區(qū)域的冷氣體進(jìn)行精細(xì)地系統(tǒng)探測，這些氣體正是恒星形成的原始物質(zhì)。圖像覆蓋的區(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(zhì)量黑洞。高質(zhì)量數(shù)據(jù)集以前所未有的方式揭示了CMZ的結(jié)構(gòu)特征，從尺度達(dá)數(shù)十光年的氣體結(jié)構(gòu)，一直到環(huán)繞單顆恒星的小尺度氣體云。

ALMA中央分子區(qū)探索巡天（ACES，ALMA CMZ Exploration Survey）重點(diǎn)研究的是冷分子氣體。該巡天深入解析CMZ區(qū)域復(fù)雜的化學(xué)組成，探測到數(shù)十種不同的分子，包括一氧化硅等簡單分子，以及甲醇、丙酮、乙醇等更為復(fù)雜的有機(jī)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。

冷分子氣體沿著絲狀結(jié)構(gòu)流動，并匯聚到致密物質(zhì)團(tuán)塊中，為恒星的誕生提供物質(zhì)基礎(chǔ)。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(zhì)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(qiáng)烈的超新星爆發(fā)甚至是極超新星級別的爆炸結(jié)束生命。”ACES項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、英國利物浦約翰摩爾斯大學(xué)天體物理學(xué)教授史蒂夫·朗莫爾（Steve Longmore）表示。通過ACES，天文學(xué)家希望深入理解這些極端現(xiàn)象如何影響恒星形成過程，并檢驗(yàn)現(xiàn)有恒星形成理論在極端環(huán)境下是否仍然適用。“我們認(rèn)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?！崩誓獱栄a(bǔ)充道。

目前，ACES項(xiàng)目相關(guān)成果已形成五篇論文，已被《皇家天文學(xué)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。

中國科學(xué)院上海天文臺研究員呂行是ACES項(xiàng)目數(shù)據(jù)處理工作組的核心成員之一，并牽頭負(fù)責(zé)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(gòu)體分子之間的譜線強(qiáng)度比等問題，發(fā)現(xiàn)了CMZ內(nèi)Sgr B2分子云內(nèi)一氧化硫分子的異常強(qiáng)發(fā)射、HC15N分子作為CMZ中稠密氣體分子的可信探針的潛力、HN13C和H13CN的譜線強(qiáng)度比作為CMZ中分子氣體溫度計(jì)的可能性等?！拔覀冋诓⑿虚_展K波段觀測項(xiàng)目，針對關(guān)鍵分子譜線進(jìn)行觀測，以約束ACES覆蓋區(qū)域內(nèi)氣體的溫度。上海天文臺的天馬65米射電望遠(yuǎn)鏡及其新建的7波束K波段接收機(jī)將在這一研究中發(fā)揮關(guān)鍵作用?！眳涡斜硎?。