美國宇航局繪製銀河系內部地圖,發現宇宙「拐杖糖」

2020-12-19 晨雨蝶夢

在這張銀河系中心地帶的彩色合成圖像的中心出現了一個類似甘蔗的圖案，但這不是宇宙糖果。它跨越190光年，是一組發射無線電波的細長電離氣體絲之一。

這張圖片包含了最新發表的觀測結果，使用的是馬裡蘭州格林貝爾特NASA戈達德太空飛行中心設計和製造的儀器。該儀器被稱為Goddard-IRAM超導2毫米觀測者(GISMO)，與位於西班牙皮科韋萊塔的30米射電望遠鏡配合使用，該射電望遠鏡由位於法國格勒諾布爾的射電天文研究所操作。

「GISMO觀測到的微波波長為2毫米，這使我們能夠探索位於紅外光和長波射電之間過渡地帶的星系，」巴爾的摩約翰霍普金斯大學的天文學家約翰內斯·斯塔格恩(Johannes Staguhn)說。「光譜的每一部分都有不同類型的發射主導，而GISMO向我們展示了它們是如何聯繫在一起的。」

GISMO探測到銀河系中心最顯著的射電燈絲，被稱為射電弧，它形成了宇宙棒棒糖的直線部分。這是觀察到這些奇怪結構的最短波長。科學家們說，這些細絲勾勒出了銀河系中心某個高能事件產生的一個大氣泡的邊緣，這個大氣泡位於人馬座明亮區域內，距離我們約27,000光年。圖像中額外的紅色弧線顯示了其他細絲。

馬裡蘭大學巴爾的摩分校和戈達德分校的研究小組成員理察·阿倫特說：「在GISMO的數據中發現無線電弧真是個驚喜。」它的發射來自在磁場中高速旋轉的電子，這個過程被稱為同步加速器發射。GISMO發現的另一個特徵，叫做鐮狀體，與恆星的形成有關，可能是這些高速電子的來源。」

描述這幅合成圖像的兩篇論文，一篇由阿倫特領導，另一篇由斯塔格恩領導，發表在11月1日的《天體物理學雜誌》上。

這張圖片展示了我們星系的內部，它是銀河系中最大、密度最大的巨型分子雲集合。這些巨大、涼爽的雲層中含有足夠的稠密氣體和塵埃，足以形成數千萬顆像太陽一樣的恆星。這幅圖覆蓋了天空的一部分，寬約1.6度，相當於月球表面大小的三倍，寬約750光年。

為了製作這張圖片，該團隊在2012年4月和11月獲得了GISMO的數據，以綠色顯示。然後，他們利用歐洲航天局(European Space Agency)赫歇爾(Herschel)衛星的存檔觀測數據，對冷塵埃的遠紅外輝光進行建模，然後從GISMO的數據中減去這些數據。接下來，他們用藍色補充了現有的850微米的紅外數據，這些數據來自夏威夷Maunakea山頂附近的James Clerk Maxwell望遠鏡上的SCUBA-2儀器。最後，他們用紅色標註了來自國家科學基金會的Karl G. Jansky甚大陣列(位於新墨西哥州Socorro附近)的長波長19.5釐米的無線電觀測資料。然後對高解析度的紅外和無線電數據進行處理，以匹配低解析度的GISMO觀測。

得到的圖像本質上是彩色編碼不同的發射機制。

藍色和青色的特徵揭示了分子雲中的冷塵埃，那裡的恆星形成仍處於初級階段。黃色的特徵，如構成拐杖柄的拱形細絲和人馬座B1分子雲，揭示了電離氣體的存在，並顯示出發達的恆星工廠；這種光來自於被氣體離子減慢但不被捕獲的電子，這個過程也被稱為自由-自由發射。紅色和橙色區域顯示了同步輻射發生的區域，比如著名的射電弧和人馬座A，這是銀河系中心的亮源，那裡有超大質量黑洞。

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