借助位于智利阿塔卡馬沙漠的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA），全球天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)首次以超高精度繪制出銀河系中心“恒星育嬰房”的結(jié)構(gòu)圖。這項(xiàng)突破性成果讓科學(xué)家得以深入探索超大質(zhì)量黑洞周邊極端環(huán)境下的恒星演化過(guò)程，相關(guān)研究論文已被《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》接收發(fā)表。

銀河系中心數(shù)百光年范圍內(nèi)存在一個(gè)被稱為“中央分子區(qū)”的特殊區(qū)域，這里聚集著以氫分子為主的冷分子氣體，密度遠(yuǎn)超太陽(yáng)系所在區(qū)域。該區(qū)域如同銀河系的“市中心”，既是恒星誕生的搖籃，也因環(huán)繞著銀河系中心黑洞而長(zhǎng)期籠罩在觀測(cè)盲區(qū)中。歐洲南方天文臺(tái)天文學(xué)家阿什利·巴恩斯表示：“過(guò)去我們無(wú)法看清這個(gè)區(qū)域的具體活動(dòng)，如今ALMA提供的超大跨度圖像徹底改變了這一局面。”

通過(guò)中央分子區(qū)巡天項(xiàng)目，研究團(tuán)隊(duì)觀測(cè)到該區(qū)域冷分子氣體的復(fù)雜化學(xué)組成。中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)研究員呂行指出，不同分子的存在揭示了云團(tuán)間的劇烈碰撞過(guò)程——一氧化硅和一氧化硫的痕跡表明云團(tuán)頻繁相撞，而異氰酸、氰乙炔等有機(jī)物的發(fā)現(xiàn)，則暗示新生恒星系統(tǒng)可能因此獲得生命演化的基礎(chǔ)物質(zhì)。這些發(fā)現(xiàn)為理解恒星形成機(jī)制提供了關(guān)鍵線索。

此次發(fā)布的圖像覆蓋超過(guò)650光年的區(qū)域，清晰呈現(xiàn)了數(shù)十種分子的空間分布特征。從簡(jiǎn)單的一氧化硅到復(fù)雜的甲醇、丙酮、乙醇等有機(jī)分子，這些物質(zhì)沿著星際氣體絲狀結(jié)構(gòu)流動(dòng)，最終在致密物質(zhì)團(tuán)塊中聚集，為恒星誕生提供原料。研究顯示，該區(qū)域恒星形成活動(dòng)異常劇烈，許多恒星在短時(shí)間內(nèi)完成演化，最終以超新星或極超新星爆發(fā)結(jié)束生命。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、英國(guó)利物浦約翰摩爾斯大學(xué)教授史蒂夫·朗莫爾強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)研究有助于檢驗(yàn)現(xiàn)有恒星形成理論在極端環(huán)境下的適用性。由于中央分子區(qū)在多個(gè)維度與早期宇宙中的星系相似，其研究成果或?qū)樘剿饔钪嫜莼峁┲匾獏⒖肌LMA的66座高精度射電天線組成的觀測(cè)系統(tǒng)，為此次大范圍天空掃描提供了技術(shù)保障，這也是該陣列啟用以來(lái)規(guī)模最大的成像項(xiàng)目。

ALMA的觀測(cè)效率顯著優(yōu)于同類設(shè)備。呂行透露，該陣列僅需數(shù)分鐘即可完成中央分子區(qū)單點(diǎn)觀測(cè)，而傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡需要整整一天。自2021年啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集以來(lái)，團(tuán)隊(duì)累計(jì)觀測(cè)1000小時(shí)，并耗時(shí)兩年半完成數(shù)據(jù)處理。上海天文臺(tái)科研人員通過(guò)多個(gè)工作組參與項(xiàng)目，目前正利用天馬65米射電望遠(yuǎn)鏡及其新建的7波束K波段接收機(jī)，開(kāi)展關(guān)鍵分子譜線的并行觀測(cè)研究。