央广网北京2月26日消息（记者朱敏）据中央广播电视总台中国之声报道，天文学家近日获得了一幅震撼人心的全新图像，首次以前所未有的精细程度揭示了银河系中心区域复杂的星际气体丝状结构网络。这个图像由国际合作获得，中国科学院上海天文台团队参与了重要的数据处理工作。这幅高精度“天图”如何拍成的？它揭示了银河系中心区域的哪些奥秘？
史上最大规模的ALMA图像展示了对银河系中心的分子气体图片来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/S.Longmore等；背景：ESO/D.Minniti等
银河系中心区域到底长什么样？一直以来，人类并没有一张清晰的银河中心图像。主要难度在于，天文观测通常很难同时做到“看得广”和“看得清”。看得广需要扫很多位置，看得清需要更细的角分辨率和更高灵敏度，这两者都会显著增加观测时间。中国科学院上海天文台研究员吕行解释，这次国际合作团队利用位于智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列望远镜，简称为ALMA，拍出了迄今为止最高清的银河系中心区域图像。
吕行介绍：“团队这次累计使用了ALMA超过1000小时的观测时间，这在ALMA项目中属于极其罕见的大规模投入，也因此才能拼接出如此大跨度且细节丰富的图像。若用通俗类比，就像要用高倍显微镜把一整张‘地图’逐格拍清楚，再拼成一张超清全景。ALMA的运行成本估算在每小时约2万美元量级，仅从观测资源角度，这批数据的价值大约在千万美元级别，不过它带来的科学价值是无法用金钱直接衡量的。”
从团队公布的这张高清图看，一条蜿蜒的飘带，内部的丝状和星光点点清晰可见，充满梦幻感和神秘感。吕行介绍，这张图像正对银河系中心，并沿着银盘方向横向延伸。图像上下方向覆盖约一个满月，左右方向覆盖约三个满月。
吕行表示：“它的像素规模约为10000×4000，合计约4000万像素，类似一张超高分辨率的‘全景城市航拍图’。每个像素都对应天区里一个小小位置，因此可以同时看清宏观结构（大片云团、长的细丝）和微观细节（亮点、密集的核心等），呈现出过去从未见过的纹理与层次。”
这片天区位于银河系中心附近，是银河系里最拥挤、最能量充沛的区域之一，可以把它想象成“银河系大都会的中心广场”。吕行表示，太阳系离中心大约2.6万光年，更像住在“远郊”，因此，人们对中心区的真实样貌长期了解不足。
吕行指出：“那里气体密度更高、湍动更强、磁场更复杂，还有超大质量黑洞人马座A*及其历史活动的影响，环境比太阳系附近更严苛。也正因如此，它可能孕育与我们熟悉环境不同的天体现象，例如，更大质量的恒星如何诞生、为何那里有大量细长的电离气体丝状结构、黑洞过去是否更活跃并留下遗迹等。极端环境是检验物理规律普适性的最佳实验室，而要真正回答这些问题，必须依赖高分辨率成像与系统巡天。”
此次团队利用ALMA，从2021年下半年开始获取数据，到2023年夏天完成了大部分观测。吕行告诉中国之声记者，天文观测的图像严格来说不是拍出来的，而是国际团队采取数据处理技术，克服各类技术难题拼接出来的。
吕行表示：“我们从2021年底开始持续处理数据，团队规模约20人，来自多个国家和机构，几乎每周都会开例会，专门讨论校准策略、拼接方式、成像参数和疑难问题。由于观测覆盖范围巨大、频段多、数据量非常可观，处理过程往往需要反复迭代，确保不同观测块之间的亮度一致、噪声受控、伪影最小。直到2026年1月，我们才基本完成全套数据处理，形成可以公开发布的高质量产品。”
此次图像所覆盖的区域尺度超过650光年，包含大量致密的气体和尘埃云，环绕着位于银河系中心的超大质量黑洞。欧洲南方天文台（ESO）的天文学家、此次数据获取团队的成员之一阿什利·巴恩斯表示，“这是距离地球最近、唯一能够让我们以如此高分辨率研究的星系核区。”该数据集以前所未有的方式揭示了银河系所谓“中央分子区”的结构特征，从尺度达数十光年的气体结构，一直到环绕单颗恒星的小尺度气体云。
吕行则表示，这是一套前所未有的高分辨率、宽覆盖的“原材料”，类似把一座陌生城市的高清全景地图第一次完整公开。
吕行说：“即便只是快速浏览，我们已经能看到许多值得深入研究的线索，例如银河系中心广泛存在的丝状气体结构、一些分子云内部出现异常强的分子谱线发射等。但这些现象背后的物理机制需要后续系统分析、与其他波段数据对比、并结合理论模型才能确认。”
中央分子区探索巡天团队重点研究的是冷分子气体。团队深入解析了区域复杂的化学组成，探测到数十种不同的分子，从一氧化硅等简单分子，到甲醇、丙酮、乙醇等更为复杂的有机分子。
ALMA观测到的银河系中心不同分子分布：ACES（ALMA中央分子区探索巡天）已绘制出银河系中心数十种分子的空间分布。此处展示的五种分子自上而下分别为：一硫化碳、异氰酸、一氧化硅、一氧化硫和氰乙炔图片来源：ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/S.Longmore等
吕行是团队项目数据处理工作组的核心成员之一，并牵头负责其中一篇数据论文发布。他关注到银河系中心区域一个著名的分子云，是银河系内最强的恒星形成“工厂”之一。
吕行介绍：“我们看到其中一氧化硫等分子的发射异常强，通常这类强发射可能提示气体经历了更剧烈的加热、冲击或化学再加工，比如云团之间频繁碰撞、强湍动摩擦，或者恒星形成反馈引发的冲击波等。当然，单凭‘亮’还不足以下结论，需要进一步结合速度结构、温度密度诊断与其他分子对照。除此之外，我们还看到多种分子气体呈现细丝、环形、壳层等形态，这些结构可能与磁场约束、剪切运动、膨胀波或历史爆发事件有关，但目前仍在定量分析阶段，尚不能简单归因。”
团队认为该区域在许多方面与早期宇宙中的星系相似，那些星系中的恒星同样诞生于高度混乱且极端的环境之中。通过这张图像，天文学家希望深入理解这些极端现象如何影响恒星的形成过程，并检验现有恒星形成理论在极端环境下是否仍然适用。
吕行表示：“团队数据确实揭示了许多在太阳系附近不常见的特征，例如，大量长而细的分子气体丝状结构、复杂的环状与壳层形态等。这些现象提示中心区的气体可能以不同方式聚集并坍缩，进而影响恒星的质量分布、形成效率甚至行星系统的起源条件。换句话说，银河系中心是检验‘恒星形成是否有多种模式’的关键场所。”
北京时间2月25日晚，关于这张图像的所有数据完全公开，任何研究者或公众都可以自由下载、制作自己的图像、寻找新结构。吕行表示，当全世界的天文学家和爱好者去挖掘这些宝贵的数据后隐藏的奥秘，银河系中心的大发现时代即将开启。而这张图的制作者——中央分子区探索巡天团队也将继续在公开数据基础上开展更深入的科学分析。
吕行指出：“一个方向是系统识别更多细丝结构，统计细丝的长度、宽度、速度梯度与能量预算，判断它们是被磁场拉直、被剪切撕裂，还是由冲击压缩形成；另一个方向是寻找恒星正在诞生的位置；第三个方向是化学演化，利用多种分子联合约束分子合成与分解路径，反推温度、密度、辐射与宇宙线环境。我们也会与红外、X射线、射电连续谱等多波段资料结合，建立银河系中心极端环境下‘气体结构-动力学-化学-恒星形成’的整体图景。”
（来源：央广网）
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