銀河系中心發(fā)現(xiàn)1000條神秘線

銀河系一張前所未有的新照片顯示其動(dòng)蕩的中心有近1000條神秘的絲線，難以理解地在太空中擺動(dòng)。天文學(xué)家描述其中一些絲線像“豎琴琴弦”。這樣形容的原因或許是，它們成群結(jié)隊(duì)地出現(xiàn)，并且邊與邊之間有均衡的空間。這里是一張近距離拍攝神秘線豎琴狀結(jié)構(gòu)的照片。圖像來(lái)源：西北（大學(xué)）（Northwestern）/非洲南部輻射天文臺(tái)（SARAO）/牛津（大學(xué)）（Oxford）。

近1000條神秘絲狀物

或許您在上周就已經(jīng)見(jiàn)過(guò)這張銀河系中心的最新拼接圖像。在歷時(shí)三年多的勘察之后，這張拼接圖像最終于2022年1月26日由南非射電天文觀測(cè)臺(tái)（SARAO）發(fā)布，為我們揭曉了前所未見(jiàn)的銀河系中心的模樣。而這張圖像中最吸引人的地方，就是位于銀河系中心的一組神秘絲狀物的成像。

根據(jù)美國(guó)西北大學(xué)提供的關(guān)于這些奇異的絲狀物的信息，該大學(xué)有一位天文學(xué)家于20世紀(jì)80年代就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了部分絲狀物。然而，SARAO最新發(fā)布的圖像顯示了這些絲狀物數(shù)量之龐大，竟是先前所預(yù)測(cè)的十倍多；它們之中有部分絲狀物的長(zhǎng)度直達(dá)150光年；此外，這些絲狀物在圖像上竟排列得井然有序：它們時(shí)而成群結(jié)對(duì)，時(shí)而縱橫交錯(cuò)，時(shí)而彎曲成弧，時(shí)而分布得像是豎琴的琴弦——它們究竟是什么呢？

我們當(dāng)然還不清楚他們是什么。天文學(xué)家從未想過(guò)會(huì)發(fā)現(xiàn)這些絲狀物，并且我們之前也從未如此大量而詳細(xì)地觀察過(guò)它們。天文學(xué)家排除了超新星是奇怪絲狀物的來(lái)源，這些絲狀物本質(zhì)上是帶有磁性的。他們猜想這些帶有磁性的絲狀物可能與位于銀河系中心的那個(gè)有著400萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞有關(guān)，此外這些絲狀物還可能與2019年9月由美國(guó)西北大學(xué)發(fā)現(xiàn)的那個(gè)巨大的發(fā)射無(wú)線電波的氣泡有關(guān)。具體來(lái)說(shuō)，他們認(rèn)為這些絲狀物可能由以下物質(zhì)組成：

……宇宙射線電子以接近光速的速度旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

但這只是一個(gè)有根據(jù)的猜測(cè)。這些絲狀物的起源仍然是未解之謎。

一項(xiàng)關(guān)于絲狀物的最新研究現(xiàn)目前已可以在線查看，并在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》發(fā)表。

這張圖片展示了在我們銀河系中心發(fā)現(xiàn)的近1000根絲狀物的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布。圖片來(lái)自西北大學(xué)/SARAO/牛津。

1984年首次發(fā)現(xiàn)！

西北大學(xué)天體物理學(xué)家法哈德·尤瑟夫-扎德在1984年發(fā)現(xiàn)了第一批絲狀物。他在一份聲明中指出：

我們已經(jīng)用“近視”的視野研究單個(gè)的絲狀體很長(zhǎng)時(shí)間了。僅研究這些絲狀體讓我們很難真正認(rèn)識(shí)到它們是什么和它們是怎么形成的。

現(xiàn)在，我們終于觀測(cè)到了它們的全貌——用全景的視野觀測(cè)到了足量的絲狀體。這是一個(gè)我們對(duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)一步認(rèn)知的分水嶺。

這也是第一次我們能夠研究這些絲狀體的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征。在統(tǒng)計(jì)它們之后，我們可以更多地了解這些不同尋常的來(lái)源的性質(zhì)。

這就好比如果你來(lái)自另一個(gè)星球，而你在地球上遇見(jiàn)了一個(gè)特別高的人，你可能會(huì)假設(shè)所有地球人都很高。但如果你統(tǒng)計(jì)了所有人群，你就可以得到真正的平均身高。

這就是我們正在做的事。我們可以得到它們的磁場(chǎng)的強(qiáng)度、長(zhǎng)度、方向和輻射的光譜。

更多神秘絲狀體圖片

這張來(lái)自SARAO的銀河系心臟的新射電圖像——花了3年時(shí)間制作——比之前發(fā)現(xiàn)的多了10倍。這是一個(gè)結(jié)構(gòu)的特寫，天文學(xué)家Yusef-Zadeh和他的團(tuán)隊(duì)說(shuō)“像瀑布”。通過(guò)SARAO的圖像，我們看到了數(shù)量如此龐大的絲狀體，天文學(xué)家將首次對(duì)它們進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究。圖片來(lái)自西北大學(xué)/ SARAO/牛津大學(xué)。

一簇磁性纖維的特寫，就像一架斷了弦的豎琴。圖片來(lái)自西北大學(xué)/ SARAO/牛津大學(xué)。

在我們銀河系的中心，一個(gè)縱橫交錯(cuò)的磁性纖維團(tuán)的特寫圖像。他們是什么?圖片來(lái)自西北大學(xué)/ SARAO/牛津大學(xué)。

這是一張近距離照片，照片上的線條是彎曲的細(xì)絲，天文學(xué)家稱其“類似于土星的光環(huán)”。圖片來(lái)自西北大學(xué)/ SARAO/牛津大學(xué)。

有關(guān)新銀河系的圖片

通過(guò)南非的MeerKAT射電望遠(yuǎn)鏡，SARAO拍攝的銀河系核心的新圖像需要200小時(shí)的時(shí)間。研究人員將20個(gè)不同的觀測(cè)數(shù)據(jù)拼接在一起，這些觀測(cè)數(shù)據(jù)指向距離地球25000光年的銀河系中心。牛津大學(xué)天體物理學(xué)家伊恩·海伍德領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了新的無(wú)線電圖像。它捕捉的不僅僅是這些線。這張照片展示了許多現(xiàn)象，包括爆發(fā)的恒星、恒星孕育區(qū)和新的超新星遺跡。海伍德說(shuō):

在制作過(guò)程中，我花了很多時(shí)間來(lái)觀察這張圖片，從來(lái)沒(méi)有厭倦過(guò)。當(dāng)我向那些對(duì)射電天文學(xué)不熟悉的人展示這張圖片時(shí)，我總是嘗試向他們強(qiáng)調(diào)，射電成像并不總是這樣的，而且考慮到它的實(shí)際能力，MeerKAT確實(shí)是一個(gè)飛躍。多年來(lái)能夠與SARAO的同事們一起工作，并與他們共同建造了這個(gè)神奇的望遠(yuǎn)鏡，這是我的榮幸。

為了更精確地觀察這些絲狀體，Yusef-Zadeh的團(tuán)隊(duì)使用了一種技術(shù)，能夠從主圖像中去除背景。這樣做是為了將絲狀體與周圍的結(jié)構(gòu)隔離開(kāi)來(lái)。結(jié)果拍攝出來(lái)的照片讓他大吃一驚，他補(bǔ)充道:

它就像現(xiàn)代藝術(shù)品一樣，圖像如此的美麗和豐富，而這神秘的一切使它更加有趣。

南非的MeerKAT射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)布了這幅新的馬賽克圖像。這幅圖像是經(jīng)過(guò)3年時(shí)間制作而成的，它是銀河系的核心。總的來(lái)說(shuō)，這幅圖像覆蓋了6平方度，或30倍滿月的面積。銀河系的平面(包含了幾乎所有恒星的平面部分)水平地穿過(guò)這幅圖像。更詳細(xì)地說(shuō)，一些較暗的區(qū)域是超新星的殘骸，一些是恒星形成的區(qū)域，還有一些屬于大量神秘的射電絲。橫跨星系中心的垂直寬帶(灰色)標(biāo)志著(之前發(fā)現(xiàn)的)跨越1400光年的巨大射電泡的內(nèi)部部分。圖片來(lái)自I. Heywood/ SARAO。

這是上面圖像的注釋圖。這張帶有標(biāo)簽的圖片，展示了目前天文學(xué)家正在探索的1000條神秘的絲線。它們是貫穿整個(gè)圖像的一條特別大的垂直斜線。圖片來(lái)自西北大學(xué)/ SARAO/牛津大學(xué)。

我們了解到的

在他們最新的論文中，Yusef-Zadeh和他的伙伴們專門探索了絲狀體的磁場(chǎng)，以及宇宙射線在照亮磁場(chǎng)過(guò)程中的作用。他們解釋說(shuō):

從細(xì)絲放射出的輻射變化，與新發(fā)現(xiàn)的超新星殘骸非常不同。這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明：它們有不同的起源。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些絲狀體更有可能與銀河系中央超大質(zhì)量黑洞過(guò)去的活動(dòng)有關(guān)，而不是與超新星爆發(fā)有關(guān)。這些絲狀體也可能與巨大的發(fā)射無(wú)線電的氣泡有關(guān)，[我們]在2019年發(fā)現(xiàn)了這些氣泡。

[我們]已經(jīng)知道這些絲狀體是磁化的，[我們]也可以說(shuō)磁場(chǎng)沿著絲狀體被放大了，這是所有絲狀體共有的一個(gè)主要特征。

我們所不了解的

在剩下的未解之謎中，Yusef-Zadeh對(duì)絲狀體的結(jié)構(gòu)感到特別困惑。星團(tuán)中的絲狀體彼此之間的距離完全相等——大約相當(dāng)于地球到太陽(yáng)的距離。他若有所思地說(shuō):

它們與太陽(yáng)環(huán)的常規(guī)間隔十分相似?！拔覀?nèi)匀徊恢罏槭裁此鼈儠?huì)聚集在一起，也不知道它們是如何分開(kāi)的，更不知道這些規(guī)則的間隔是如何發(fā)生的。我們每回答一個(gè)問(wèn)題，就會(huì)出現(xiàn)更多其他的問(wèn)題?！?/p>

Yusef-Zadeh和他的團(tuán)隊(duì)仍然不知道絲狀體是否會(huì)隨著時(shí)間移動(dòng)或改變，或者是什么導(dǎo)致電子以如此驚人的速度加速。他的一個(gè)疑問(wèn):

如何使電子以接近光速的速度加速?一種想法是在這些纖維的末端有一些輸入源，它們?cè)诩铀龠@些粒子。

Yusef-Zadeh和他的團(tuán)隊(duì)目前正在對(duì)每個(gè)絲狀體進(jìn)行識(shí)別和分類。每個(gè)絲狀體的角度、曲線、磁場(chǎng)、光譜和強(qiáng)度將在未來(lái)的研究中發(fā)布。了解這些特性，將為天體物理學(xué)在了解絲狀物難以捉摸的本質(zhì)這方面提供更多的線索。

總結(jié):科學(xué)家們正在探索，處于銀河系中心的一些新事物，在太陽(yáng)之下……在數(shù)十億個(gè)恒星之下! 1000條神秘絲狀體的本質(zhì)。

BY：Deborah Byrd

FY：Astronomical volunteer team

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