央廣網(wǎng)北京2月26日消息（記者朱敏）據(jù)中央廣播電視總臺中國之聲報道，天文學(xué)家近日獲得了一幅震撼人心的全新圖像，首次以前所未有的精細(xì)程度揭示了銀河系中心區(qū)域復(fù)雜的星際氣體絲狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。這個圖像由國際合作獲得，中國科學(xué)院上海天文臺團(tuán)隊參與了重要的數(shù)據(jù)處理工作。這幅高精度“天圖”如何拍成的？它揭示了銀河系中心區(qū)域的哪些奧秘？

史上最大規(guī)模的ALMA圖像展示了對銀河系中心的分子氣體圖片來源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/S.Longmore等；背景：ESO/D.Minniti等

銀河系中心區(qū)域到底長什么樣？一直以來，人類并沒有一張清晰的銀河中心圖像。主要難度在于，天文觀測通常很難同時做到“看得廣”和“看得清”�？吹脧V需要掃很多位置，看得清需要更細(xì)的角分辨率和更高靈敏度，這兩者都會顯著增加觀測時間。中國科學(xué)院上海天文臺研究員呂行解釋，這次國際合作團(tuán)隊利用位于智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列望遠(yuǎn)鏡，簡稱為ALMA，拍出了迄今為止最高清的銀河系中心區(qū)域圖像。

呂行介紹：“團(tuán)隊這次累計使用了ALMA超過1000小時的觀測時間，這在ALMA項目中屬于極其罕見的大規(guī)模投入，也因此才能拼接出如此大跨度且細(xì)節(jié)豐富的圖像。若用通俗類比，就像要用高倍顯微鏡把一整張‘地圖’逐格拍清楚，再拼成一張超清全景。ALMA的運(yùn)行成本估算在每小時約2萬美元量級，僅從觀測資源角度，這批數(shù)據(jù)的價值大約在千萬美元級別，不過它帶來的科學(xué)價值是無法用金錢直接衡量的�！�

從團(tuán)隊公布的這張高清圖看，一條蜿蜒的飄帶，內(nèi)部的絲狀和星光點(diǎn)點(diǎn)清晰可見，充滿夢幻感和神秘感。呂行介紹，這張圖像正對銀河系中心，并沿著銀盤方向橫向延伸。圖像上下方向覆蓋約一個滿月，左右方向覆蓋約三個滿月。

呂行表示：“它的像素規(guī)模約為10000×4000，合計約4000萬像素，類似一張超高分辨率的‘全景城市航拍圖’。每個像素都對應(yīng)天區(qū)里一個小小位置，因此可以同時看清宏觀結(jié)構(gòu)（大片云團(tuán)、長的細(xì)絲）和微觀細(xì)節(jié)（亮點(diǎn)、密集的核心等），呈現(xiàn)出過去從未見過的紋理與層次。”

這片天區(qū)位于銀河系中心附近，是銀河系里最擁擠、最能量充沛的區(qū)域之一，可以把它想象成“銀河系大都會的中心廣場”。呂行表示，太陽系離中心大約2.6萬光年，更像住在“遠(yuǎn)郊”，因此，人們對中心區(qū)的真實(shí)樣貌長期了解不足。

呂行指出：“那里氣體密度更高、湍動更強(qiáng)、磁場更復(fù)雜，還有超大質(zhì)量黑洞人馬座A*及其歷史活動的影響，環(huán)境比太陽系附近更嚴(yán)苛。也正因如此，它可能孕育與我們熟悉環(huán)境不同的天體現(xiàn)象，例如，更大質(zhì)量的恒星如何誕生、為何那里有大量細(xì)長的電離氣體絲狀結(jié)構(gòu)、黑洞過去是否更活躍并留下遺跡等。極端環(huán)境是檢驗(yàn)物理規(guī)律普適性的最佳實(shí)驗(yàn)室，而要真正回答這些問題，必須依賴高分辨率成像與系統(tǒng)巡天�！�

此次團(tuán)隊利用ALMA，從2021年下半年開始獲取數(shù)據(jù)，到2023年夏天完成了大部分觀測。呂行告訴中國之聲記者，天文觀測的圖像嚴(yán)格來說不是拍出來的，而是國際團(tuán)隊采取數(shù)據(jù)處理技術(shù)，克服各類技術(shù)難題拼接出來的。

呂行表示：“我們從2021年底開始持續(xù)處理數(shù)據(jù)，團(tuán)隊規(guī)模約20人，來自多個國家和機(jī)構(gòu)，幾乎每周都會開例會，專門討論校準(zhǔn)策略、拼接方式、成像參數(shù)和疑難問題。由于觀測覆蓋范圍巨大、頻段多、數(shù)據(jù)量非�？捎^，處理過程往往需要反復(fù)迭代，確保不同觀測塊之間的亮度一致、噪聲受控、偽影最小。直到2026年1月，我們才基本完成全套數(shù)據(jù)處理，形成可以公開發(fā)布的高質(zhì)量產(chǎn)品。”

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(zhì)量黑洞。歐洲南方天文臺（ESO）的天文學(xué)家、此次數(shù)據(jù)獲取團(tuán)隊的成員之一阿什利·巴恩斯表示，“這是距離地球最近、唯一能夠讓我們以如此高分辨率研究的星系核區(qū)�！痹摂�(shù)據(jù)集以前所未有的方式揭示了銀河系所謂“中央分子區(qū)”的結(jié)構(gòu)特征，從尺度達(dá)數(shù)十光年的氣體結(jié)構(gòu)，一直到環(huán)繞單顆恒星的小尺度氣體云。

呂行則表示，這是一套前所未有的高分辨率、寬覆蓋的“原材料”，類似把一座陌生城市的高清全景地圖第一次完整公開。

呂行說：“即便只是快速瀏覽，我們已經(jīng)能看到許多值得深入研究的線索，例如銀河系中心廣泛存在的絲狀氣體結(jié)構(gòu)、一些分子云內(nèi)部出現(xiàn)異常強(qiáng)的分子譜線發(fā)射等。但這些現(xiàn)象背后的物理機(jī)制需要后續(xù)系統(tǒng)分析、與其他波段數(shù)據(jù)對比、并結(jié)合理論模型才能確認(rèn)�！�

中央分子區(qū)探索巡天團(tuán)隊重點(diǎn)研究的是冷分子氣體。團(tuán)隊深入解析了區(qū)域復(fù)雜的化學(xué)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(fù)雜的有機(jī)分子。

ALMA觀測到的銀河系中心不同分子分布：ACES（ALMA中央分子區(qū)探索巡天）已繪制出銀河系中心數(shù)十種分子的空間分布。此處展示的五種分子自上而下分別為：一硫化碳、異氰酸、一氧化硅、一氧化硫和氰乙炔圖片來源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/S.Longmore等

呂行是團(tuán)隊項目數(shù)據(jù)處理工作組的核心成員之一，并牽頭負(fù)責(zé)其中一篇數(shù)據(jù)論文發(fā)布。他關(guān)注到銀河系中心區(qū)域一個著名的分子云，是銀河系內(nèi)最強(qiáng)的恒星形成“工廠”之一。

呂行介紹：“我們看到其中一氧化硫等分子的發(fā)射異常強(qiáng)，通常這類強(qiáng)發(fā)射可能提示氣體經(jīng)歷了更劇烈的加熱、沖擊或化學(xué)再加工，比如云團(tuán)之間頻繁碰撞、強(qiáng)湍動摩擦，或者恒星形成反饋引發(fā)的沖擊波等。當(dāng)然，單憑‘亮’還不足以下結(jié)論，需要進(jìn)一步結(jié)合速度結(jié)構(gòu)、溫度密度診斷與其他分子對照。除此之外，我們還看到多種分子氣體呈現(xiàn)細(xì)絲、環(huán)形、殼層等形態(tài)，這些結(jié)構(gòu)可能與磁場約束、剪切運(yùn)動、膨脹波或歷史爆發(fā)事件有關(guān)，但目前仍在定量分析階段，尚不能簡單歸因�！�

團(tuán)隊認(rèn)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。通過這張圖像，天文學(xué)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(yàn)現(xiàn)有恒星形成理論在極端環(huán)境下是否仍然適用。

呂行表示：“團(tuán)隊數(shù)據(jù)確實(shí)揭示了許多在太陽系附近不常見的特征，例如，大量長而細(xì)的分子氣體絲狀結(jié)構(gòu)、復(fù)雜的環(huán)狀與殼層形態(tài)等。這些現(xiàn)象提示中心區(qū)的氣體可能以不同方式聚集并坍縮，進(jìn)而影響恒星的質(zhì)量分布、形成效率甚至行星系統(tǒng)的起源條件。換句話說，銀河系中心是檢驗(yàn)‘恒星形成是否有多種模式’的關(guān)鍵場所�！�

北京時間2月25日晚，關(guān)于這張圖像的所有數(shù)據(jù)完全公開，任何研究者或公眾都可以自由下載、制作自己的圖像、尋找新結(jié)構(gòu)。呂行表示，當(dāng)全世界的天文學(xué)家和愛好者去挖掘這些寶貴的數(shù)據(jù)后隱藏的奧秘，銀河系中心的大發(fā)現(xiàn)時代即將開啟。而這張圖的制作者——中央分子區(qū)探索巡天團(tuán)隊也將繼續(xù)在公開數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上開展更深入的科學(xué)分析。

呂行指出：“一個方向是系統(tǒng)識別更多細(xì)絲結(jié)構(gòu)，統(tǒng)計細(xì)絲的長度、寬度、速度梯度與能量預(yù)算，判斷它們是被磁場拉直、被剪切撕裂，還是由沖擊壓縮形成；另一個方向是尋找恒星正在誕生的位置；第三個方向是化學(xué)演化，利用多種分子聯(lián)合約束分子合成與分解路徑，反推溫度、密度、輻射與宇宙線環(huán)境。我們也會與紅外、X射線、射電連續(xù)譜等多波段資料結(jié)合，建立銀河系中心極端環(huán)境下‘氣體結(jié)構(gòu)-動力學(xué)-化學(xué)-恒星形成’的整體圖景�！�

（來源：央廣網(wǎng)）