银河系中心是什么样子？科学家首次揭示复杂星际气体丝状结构网络
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《白帆等候神2020》 银河系中心是什么样子？科学家首次揭示复杂星际气体丝状结构网络
中新网北京2月25日电 (记者 孙自法 郑莹莹)对于浩瀚银河系来说，地球人类所在的太阳系只是一个微不足道的存在。银河系中心是什么样子？一直以来，公众特别好奇，科学家们则持续关注。
覆盖超650光年长度约3个满月并排
中国科学院上海天文台2月25日向媒体通报，天文学家最近通过位于智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)，获取到迄今最大跨度的ALMA图像，这幅震撼人心的全新天文图像，首次以前所未有的精细程度揭示了银河系中心区域复杂的星际气体丝状结构网络。
本项研究的史上最大规模ALMA图像(图片来源：ALMA〈ESO/NAOJ/NRAO〉/ S. Longmore 等；背景：ESO / D. Minniti 等)。中国科学院上海天文台 供图
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这一史上最大规模ALMA图像到底有多大？据ACES(ALMA中央分子区探索巡天)国际合作项目介绍，此次图像所覆盖的区域尺度超过650光年，包含大量致密的气体和尘埃云，环绕着位于银河系中心的超大质量黑洞。
这也是ALMA首次对如此大范围的天空区域进行系统扫描，通过拼接大量独立观测数据获得的马赛克图像，构成天文图像在天空投影上的长度，相当于3个满月并排。
ACES项目科学家表示，获得该天文图像的高质量数据集，将使天文学家能够深入研究银河系中心的、位于超大质量黑洞附近最极端环境下的恒星生命历程。
更清晰地认识星系形成与演化过程
在欧洲南方天文台(ESO)天文学家、此次图像数据获取团队成员阿什利·巴恩斯(Ashley Barnes)看来，银河系中心是一个充满极端条件、肉眼无法观测的区域，如今却以前所未有的细节呈现在天文学家眼前。ACES项目观测为提供了银河系所谓中央分子区(CMZ)中冷分子气体的独特视角，这些气体正是恒星形成的原始物质。这也是首次对银河系整个中央分子区冷气体进行如此精细的系统探测。
他指出，这是距离地球最近、唯一能够以如此高分辨率研究的星系核区。此次获得的ALMA图像数据集，以前所未有的方式揭示了银河系中央分子区的结构特征，从尺度达数十光年的气体结构，一直到环绕单颗恒星的小尺度气体云。
ACES项目重点研究的是冷分子气体，通过巡天深入解析银河系中央分子区区域复杂的化学组成，探测到数十种不同的分子，从一氧化硅等简单分子，到甲醇、丙酮、乙醇等更为复杂的有机分子。
冷分子气体沿着丝状结构流动，并汇聚到致密物质团块中，为恒星的诞生提供物质基础。在类似太阳系的银河系外围区域，这一过程已相对清楚，但在银河系中心区域，其物理过程则更为极端。
本项研究中，ALMA观测到的银河系中心不同分子分布(图片来源：ALMA〈ESO/NAOJ/NRAO〉/ S. Longmore 等)。中国科学院上海天文台 供图
ACES项目负责人、英国利物浦约翰摩尔斯大学天体物理学教授史蒂夫·朗莫尔(Steve Longmore)表示，中央分子区孕育了银河系中已知质量最大的恒星群体，其中许多恒星演化迅速、寿命短暂，最终以强烈的超新星爆发，甚至是极超新星级别的爆炸结束生命。通过 ACES项目研究，天文学家希望深入理解这些极端现象如何影响恒星的形成过程，并检验现有恒星形成理论在极端环境下是否仍然适用。
通过研究银河系中央分子区中的恒星形成，天文学家也能更清晰地认识星系的形成与演化过程。史蒂夫·朗莫尔认为，该区域在许多方面与早期宇宙中的星系相似，那些星系中的恒星同样诞生于高度混乱且极端的环境之中。
中国天马望远镜等将发挥关键作用
作为ACES项目数据处理工作组的核心成员之一，中国科学院上海天文台吕行研究员牵头负责项目中一篇数据发布论文，发布了ACES项目观测中的两个中带宽谱线窗口数据，包括6种代表性分子谱线的图像。
该论文分析了连续谱及十余种分子谱线图像的形态相似性、若干种同位素分子和同分异构体分子之间的谱线强度比等问题，发现了中央分子区内Sgr B2分子云内一氧化硫分子的异常强发射、HC15N分子作为中央分子区中稠密气体分子的可信探针的潜力、HN13C和H13CN的谱线强度比作为中央分子区中分子气体温度计的可能性等。
ACES项目的相关研究成果，已形成并在天文学期刊发表5篇论文。中国科学院上海天文台多位科研人员和研究生也通过不同工作组参与到ACES项目中。
“我们正在并行开展 K波段观测项目，针对关键分子谱线进行观测，以约束ACES覆盖区域内气体的温度。上海天文台的天马65米射电望远镜及其新建的7波束 K波段接收机，将在这一研究中发挥关键作用。”吕行说。(完)
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