史上最大規(guī)模的ALMA圖像展示了對(duì)銀河系中心的分子氣體（圖片來(lái)源：ALMA項(xiàng)目組）

近日，全球天文學(xué)家聯(lián)手，借助位于智利阿塔卡馬沙漠中的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA），首次以前所未有的精度描繪出了銀河系中心區(qū)域所謂“恒星育嬰房”的結(jié)構(gòu)圖，使得天文學(xué)家能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。

銀河系中心周?chē)蠹s幾百光年范圍內(nèi)，有一片特別“濃密、擁擠”的氣體區(qū)域，聚集著大量以氫分子為主的冷分子氣體，被稱(chēng)為“中央分子區(qū)”。它既是“銀河系大都市”的市中心（與之相比，太陽(yáng)系就像是地處鄉(xiāng)野），也是銀河系孕育恒星的重要區(qū)域?！斑@片中央分子區(qū)圍繞著銀河系中心黑洞，我們?cè)?jīng)無(wú)法觀測(cè)到這里發(fā)生著什么?！贝舜螖?shù)據(jù)獲取團(tuán)隊(duì)成員之一、歐洲南方天文臺(tái)（ESO）天文學(xué)家阿什利·巴恩斯感嘆。但這次，科學(xué)家們獲得了迄今最大跨度的ALMA圖像，使得該區(qū)域以前所未有的清晰度，呈現(xiàn)在人類(lèi)眼前。

通過(guò)中央分子區(qū)巡天，天文學(xué)家觀測(cè)了這一區(qū)域的冷分子氣體。參與該項(xiàng)目的中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)研究員呂行解釋?zhuān)鶕?jù)不同分子的存在，研究者可以推斷出中央分子區(qū)正在發(fā)生的狀況。比如，一氧化硅、一氧化硫的存在，說(shuō)明該區(qū)域的云團(tuán)經(jīng)常發(fā)生碰撞；異氰酸、氰乙炔等有機(jī)物的存在，則可能為新生的恒星和行星帶去有機(jī)物，埋伏下生命演化的種子。

此次圖像所覆蓋的區(qū)域尺度超過(guò)650光年，包含大量致密的氣體和塵埃云?！拔覀兠枥L出了數(shù)十種不同的分子空間分布，既有一氧化硅等簡(jiǎn)單分子，也有甲醇、丙酮、乙醇等有機(jī)分子?！眳涡姓f(shuō)，包含這些復(fù)雜化學(xué)組分的冷分子氣體沿著星際氣體絲狀結(jié)構(gòu)流動(dòng)，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)——在物質(zhì)密集的中心區(qū)域，大量恒星在這里孕育，其中許多恒星演化迅速、壽命短暫，最終以強(qiáng)烈的超新星、極超新星級(jí)別的爆發(fā)結(jié)束生命。

該巡天項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、英國(guó)利物浦約翰摩爾斯大學(xué)天體物理學(xué)教授史蒂夫·朗莫爾表示，天文學(xué)家希望通過(guò)該項(xiàng)目深入理解這些極端現(xiàn)象如何影響恒星的形成過(guò)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”。

ALMA于2013年正式啟用，由66座高精度射電天線(xiàn)組成。這是ALMA首次對(duì)如此大范圍的天空區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)掃描，因此也構(gòu)成了迄今為止規(guī)模最大的ALMA圖像。

“ALMA看清中央分子區(qū)的一個(gè)點(diǎn)只需幾分鐘，而其他同類(lèi)望遠(yuǎn)鏡則需一天?！眳涡薪榻B，從2021年獲取首批數(shù)據(jù)起，團(tuán)隊(duì)共觀測(cè)了1000小時(shí)，又耗時(shí)兩年半才完成所有數(shù)據(jù)處理。目前，相關(guān)成果形成的五篇論文已被《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》接收發(fā)表，其中一篇數(shù)據(jù)發(fā)布論文即為呂行牽頭負(fù)責(zé)。

上海天文臺(tái)有多位科研人員通過(guò)不同工作組參與了這一項(xiàng)目。呂行透露，他們正在并行開(kāi)展K波段觀測(cè)項(xiàng)目，針對(duì)關(guān)鍵分子譜線(xiàn)進(jìn)行觀測(cè)。“上海天文臺(tái)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。”