探索宇宙奧秘 · 理性思考

就在前幾天，一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)公布了一張震撼人心的圖像。它是有史以來最大尺度的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）圖像，覆蓋了銀河系中心超過650光年的區(qū)域 。但更讓人興奮的是，這張“全家福”還是一部“化學(xué)光譜集”，它首次以極高的精細(xì)度，向我們展示了銀心極端環(huán)境下那個(gè)無比復(fù)雜的分子世界。

他們通過拼接大量獨(dú)立觀測數(shù)據(jù)，獲得了一張巨大的“馬賽克”圖像。這張圖在天空中的投影長度，相當(dāng)于三個(gè)滿月并排 。它所覆蓋的區(qū)域，正是銀河系最為神秘的“中央分子區(qū)”（CMZ）。這里聚集了相當(dāng)于數(shù)千萬倍太陽質(zhì)量的冷分子氣體，是恒星誕生的原料倉庫，同時(shí)又被包裹在超大質(zhì)量黑洞的強(qiáng)引力場和劇烈的輻射之中 。

他的團(tuán)隊(duì)在分析數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)有趣且重要的細(xì)節(jié)。比如，在人馬座B2（Sgr B2）——銀心一個(gè)巨大的恒星形成工廠里，他們發(fā)現(xiàn)一氧化硫分子的發(fā)射強(qiáng)度高得“異常”。硫元素是生命元素之一，它在太空中的含量和形態(tài)，與宇宙環(huán)境的物理?xiàng)l件緊密相關(guān)。這個(gè)異常信號(hào)，很可能暗示著該區(qū)域存在獨(dú)特的激波或輻射過程，正在改變著周圍的化學(xué)平衡。

更精妙的是，他們還發(fā)掘出一些分子的新用途。比如，一種叫做HC15N的分子，被證明是示蹤稠密氣體的“可信探針” 。這就好比我們?cè)诿造F中需要一盞特別亮的燈，HC15N 的譜線信號(hào)恰好能穿透干擾，清晰地指出哪里聚集著致密的、正在孕育恒星的氣體團(tuán)塊。此外，他們還發(fā)現(xiàn)通過比較HN13C 和 H13CN這兩種分子的譜線強(qiáng)度比，可以像使用溫度計(jì)一樣，去估算銀心那些遙遠(yuǎn)氣體的溫度 。

我們?yōu)槭裁匆M(fèi)這么大勁，去研究數(shù)萬光年之外的這些“冷冰冰”的分子？因?yàn)樗鼈儾刂y河系“熱鬧”的過去和未來。

在太陽系所在的銀河系旋臂這樣的“平靜”區(qū)域，恒星形成的過程我們已經(jīng)相對(duì)清楚：冷氣體在引力作用下慢慢聚集、塌縮，最終點(diǎn)燃核聚變。但在銀心，情況完全不同。這里的氣體湍流極其劇烈，磁場強(qiáng)度驚人，還有來自超大質(zhì)量黑洞和頻繁超新星爆發(fā)的能量注入。

這次ACES項(xiàng)目的高清圖像，正是為了回答一個(gè)根本問題：在如此極端的環(huán)境下，恒星形成的“游戲規(guī)則”還適用嗎？

今天的“分子影集”，恰好為這些發(fā)現(xiàn)提供了化學(xué)層面的證據(jù)。那些流動(dòng)的絲狀結(jié)構(gòu)、異常的分子輻射，正是極端物理環(huán)境下氣體行為的“化學(xué)印記”。

從智利阿塔卡馬沙漠的 ALMA，到上海佘山的天馬望遠(yuǎn)鏡，人類正在用最先進(jìn)的“化學(xué)眼睛”，一點(diǎn)點(diǎn)揭開我們家園銀河系最核心地帶的秘密。這部關(guān)于銀心的“分子影集”才剛剛開場，我們有理由期待，中國科學(xué)家將在后續(xù)的“劇集”中帶來更多精彩的發(fā)現(xiàn)。