上海
新民晚报记者今天（25日）从中国科学院上海天文台获悉，该台参与的国际研究团队依托阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA），获得史上最大规模的ALMA图像，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；而这一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。
史上最大规模的ALMA图像展示了对银河系中心的分子气体（图片来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/S. Longmore 等；背景：ESO/D. Minniti等）
“这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我们眼前。”欧洲南方天文台（ESO）的天文学家、此次数据获取团队的成员之一阿什利·巴恩斯表示。这些观测为人们提供了银河系所谓“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。这也是首次对整个CMZ区域的冷气体进行如此精细的系统探测。
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。“这是距离地球最近、唯一能够让我们以如此高分辨率研究的星系核区。”巴恩斯指出。该数据集以前所未有的方式揭示了CMZ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。
据悉，ACES（ALMA中央分子区探索巡天）重点研究的是冷分子气体。该巡天深入解析了CMZ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。
ALMA 观测到的银河系中心不同分子分布：ACES 已绘制出银河系中心数十种分子的空间分布。此处展示的五种分子自上而下分别为：一硫化碳、异氰酸、 一氧化硅、一氧化硫和氰乙炔。（图片来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/S. Longmore 等）
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，但在中心区域，其物理过程则更为极端。
“CMZ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。”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·朗莫尔表示。通过ACES，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CMZ中的恒星形成，我们也能够更清晰地认识星系的形成与演化过程。”朗莫尔补充道，“我们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。”
为获取这一全新数据集，天文学家利用了位于智利阿塔卡马沙漠的ALMA。这是ALMA 首次对如此大范围的天空区域进行系统扫描，因此也构成了迄今为止规模最大的ALMA图像。在天空投影上，这一通过拼接大量独立观测数据获得的马赛克图像，其长度相当于三个月亮并排。
中国科学院上海天文台研究员吕行是ACES项目数据处理工作组的核心成员之一，并牵头负责其中一篇数据发布论文（Paper Ⅳ）。该论文发布了ACES观测中的两个中带宽谱线窗口数据，包括六种代表性分子谱线的图像。此外，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。上海天文台的多位科研人员和研究生也通过不同工作组参与了ACES项目。“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。”吕行表示。
据悉，ACES项目的相关成果已形成五篇论文，已被《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）接收发表，并有第六篇论文已近接收。
原标题：《长度相当于三个月亮并排，前所未见细节曝光！史上最大规模的ALMA图像来了》
栏目编辑：马丹
来源：作者：新民晚报 郜阳
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