中新網北京2月25日電 (記者 孫自法 鄭瑩瑩)對于浩瀚銀河系來說，地球人類所在的太陽系只是一個微不足道的存在。銀河系中心是什么樣子？一直以來，公眾特別好奇，科學家們則持續(xù)關注。
覆蓋超650光年長度約3個滿月并排
中國科學院上海天文臺2月25日向媒體通報，天文學家最近通過位于智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列(ALMA)，獲取到迄今最大跨度的ALMA圖像，這幅震撼人心的全新天文圖像，首次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絡。
本項研究的史上最大規(guī)模ALMA圖像(圖片來源：ALMA〈ESO/NAOJ/NRAO〉/ S. Longmore 等；背景：ESO / D. Minniti 等)。中國科學院上海天文臺 供圖這一史上最大規(guī)模ALMA圖像到底有多大？據(jù)ACES(ALMA中央分子區(qū)探索巡天)國際合作項目介紹，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。
這也是ALMA首次對如此大范圍的天空區(qū)域進行系統(tǒng)掃描，通過拼接大量獨立觀測數(shù)據(jù)獲得的馬賽克圖像，構成天文圖像在天空投影上的長度，相當于3個滿月并排。
ACES項目科學家表示，獲得該天文圖像的高質量數(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。
更清晰地認識星系形成與演化過程
在歐洲南方天文臺(ESO)天文學家、此次圖像數(shù)據(jù)獲取團隊成員阿什利·巴恩斯(Ashley Barnes)看來，銀河系中心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)在天文學家眼前。ACES項目觀測為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。這也是首次對銀河系整個中央分子區(qū)冷氣體進行如此精細的系統(tǒng)探測。
他指出，這是距離地球最近、唯一能夠以如此高分辨率研究的星系核區(qū)。此次獲得的ALMA圖像數(shù)據(jù)集，以前所未有的方式揭示了銀河系中央分子區(qū)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。
ACES項目重點研究的是冷分子氣體，通過巡天深入解析銀河系中央分子區(qū)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。
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，但在銀河系中心區(qū)域，其物理過程則更為極端。
本項研究中，ALMA觀測到的銀河系中心不同分子分布(圖片來源：ALMA〈ESO/NAOJ/NRAO〉/ S. Longmore 等)。中國科學院上海天文臺 供圖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(Steve Longmore)表示，中央分子區(qū)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。通過 ACES項目研究，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。
通過研究銀河系中央分子區(qū)中的恒星形成，天文學家也能更清晰地認識星系的形成與演化過程。史蒂夫·朗莫爾認為，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。
中國天馬望遠鏡等將發(fā)揮關鍵作用
作為ACES項目數(shù)據(jù)處理工作組的核心成員之一，中國科學院上海天文臺呂行研究員牽頭負責項目中一篇數(shù)據(jù)發(fā)布論文，發(fā)布了ACES項目觀測中的兩個中帶寬譜線窗口數(shù)據(jù)，包括6種代表性分子譜線的圖像。
該論文分析了連續(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，發(fā)現(xiàn)了中央分子區(qū)內Sgr B2分子云內一氧化硫分子的異常強發(fā)射、HC15N分子作為中央分子區(qū)中稠密氣體分子的可信探針的潛力、HN13C和H13CN的譜線強度比作為中央分子區(qū)中分子氣體溫度計的可能性等。
ACES項目的相關研究成果，已形成并在天文學期刊發(fā)表5篇論文。中國科學院上海天文臺多位科研人員和研究生也通過不同工作組參與到ACES項目中。
“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?！眳涡姓f。(完)