我们银河系的正中心,藏着一个质量是太阳400万倍的超大质量黑洞。围绕它旋转的,是一大团复杂的气体和尘埃,绵延超过650光年。那里诞生的恒星,往往是银河系中质量最大的那一批,它们烧得飞快,短短几百万年就会在剧烈爆炸中结束生命,有些甚至以“极超新星”的形式,把能量以难以置信的规模释放出来。
天文学家管这片区域叫“中心分子区”(CMZ)。长期以来,它对我们几乎是不透明的——密集的尘埃遮挡了可见光,普通望远镜看不进去。但最近,一张前所未有的图像把它的内部结构第一次清晰地摆在了我们面前。
这张图来自阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列,简称ALMA。它位于智利阿塔卡马沙漠,海拔5000多米,是目前世界上探测冷气体能力最强的射电望远镜阵列。与光学望远镜捕捉可见光不同,ALMA探测的是毫米波和亚毫米波,能穿透尘埃直接看到气体的分布。天文学家把近年来对“中心分子区”的多次观测拼合成一张大图,最终得到了迄今ALMA拍摄过的最大一张图像。这张图在天空中铺开的范围,相当于3个满月并排。
图像里最引人注目的,是无数条细长的气体“丝线”,它们像蜘蛛网一样交织在一起,把物质汇聚成一团团密度更高的云。恒星就在这些云里孕育,气体在引力的作用下越聚越紧,最终点燃核反应,一颗新恒星诞生。这个过程在银河系外围我们已经研究得比较透彻,但在“中心分子区”,一切都更加极端——引力更强、温度更高、湍流更剧烈,就像把正常的锅炉换成了高压反应堆。
ALMA的探测能力足以分辨不同分子发出的特征信号,研究团队在“中心分子区”里识别出了几十种分子,从简单的一氧化硅,到乙醇、丙酮这样的有机分子,都在银河系中心漂浮着。这说明,构成生命所需化学基础的复杂有机分子,在宇宙最极端的环境里照样能存在,照样能被合成。
大约100亿年前,整个宇宙中的星系都处于一种混乱的高速演化状态,恒星在极端环境里大量涌现。如今我们无法直接“回看”那个时代。那些星系离我们太远,细节看不清。但“中心分子区”离我们只有大约2.6万光年,在宇宙尺度上几乎是触手可及。研究团队认为,“中心分子区”的环境和早期宇宙里的星系核心高度相似,搞清楚这里发生了什么,就相当于在家门口找到了一份宇宙早期的样本。
ACES的成果已经整理成6篇论文,将发表在《皇家天文学会月刊》上。但故事远没有结束。ALMA正在进行宽带灵敏度升级,欧洲南方天文台的极大望远镜也即将投入使用。这些新装备将让天文学家看到更精细的结构、追踪更复杂的化学反应,把恒星、气体与黑洞之间的互动看得更透。
银河系心脏的帷幕刚刚被掀开一角,后面藏着的东西,可能比这张有史以来最大的ALMA照片所展示的还要多得多。
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图源:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/S. Longmore et al. Background: ESO/D. Minniti et al.
信源:ESO官网新闻稿
