史上最大规模！首次看清银河系中心“恒星育婴房”

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项目组）

近日，全球天文学家联手，借助位于智利阿塔卡马沙漠中的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA），首次以前所未有的精度描绘出了银河系中心区域所谓“恒星育婴房”的结构图，使得天文学家能深入研究银河系中心位于超大质量黑洞附近最极端环境下的恒星生命历程。

银河系中心周围大约几百光年范围内，有一片特别“浓密、拥挤”的气体区域，聚集着大量以氢分子为主的冷分子气体，被称为“中央分子区”。它既是“银河系大都市”的市中心（与之相比，太阳系就像是地处乡野），也是银河系孕育恒星的重要区域。“这片中央分子区围绕着银河系中心黑洞，我们曾经无法观测到这里发生着什么。”此次数据获取团队成员之一、欧洲南方天文台（ESO）天文学家阿什利·巴恩斯感叹。但这次，科学家们获得了迄今最大跨度的ALMA图像，使得该区域以前所未有的清晰度，呈现在人类眼前。

通过中央分子区巡天，天文学家观测了这一区域的冷分子气体。参与该项目的中国科学院上海天文台研究员吕行解释，根据不同分子的存在，研究者可以推断出中央分子区正在发生的状况。比如，一氧化硅、一氧化硫的存在，说明该区域的云团经常发生碰撞；异氰酸、氰乙炔等有机物的存在，则可能为新生的恒星和行星带去有机物，埋伏下生命演化的种子。

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。“我们描绘出了数十种不同的分子空间分布，既有一氧化硅等简单分子，也有甲醇、丙酮、乙醇等有机分子。”吕行说，包含这些复杂化学组分的冷分子气体沿着星际气体丝状结构流动，并汇聚到致密物质团块中，为恒星的诞生提供物质基础——在物质密集的中心区域，大量恒星在这里孕育，其中许多恒星演化迅速、寿命短暂，最终以强烈的超新星、极超新星级别的爆发结束生命。

该巡天项目负责人、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，天文学家希望通过该项目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，“我们认为该区域在许多方面与早期宇宙中的星系相似”。

ALMA于2013年正式启用，由66座高精度射电天线组成。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。

“ALMA看清中央分子区的一个点只需几分钟，而其他同类望远镜则需一天。”吕行介绍，从2021年获取首批数据起，团队共观测了1000小时，又耗时两年半才完成所有数据处理。目前，相关成果形成的五篇论文已被《皇家天文学会月刊》接收发表，其中一篇数据发布论文即为吕行牵头负责。

上海天文台有多位科研人员通过不同工作组参与了这一项目。吕行透露，他们正在并行开展K波段观测项目，针对关键分子谱线进行观测。“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。”