在銀河系中心區域的狂暴環境中，環繞著我們銀河核心超大質量黑洞的塵埃與氣體不斷翻攪，強烈的震波在其中擴散。國際團隊利用阿塔卡馬大型毫米次毫米波陣列（ALMA），將我們對這一劇烈活動的觀測解析度提升了100倍，並在這片神秘的宇宙區域發現了一種全新的絲狀結構。
圖說：ALMA 天線指向銀河系，拍攝於阿塔卡馬沙漠。Credit: NSF/ AUI/ NSF NRAO/ B.Foott
長久以來，銀河系的中心分子區（CMZ）已被確定為充滿旋轉塵埃與氣體分子、並經歷不斷形成與破壞過程的區域。然而，推動這一過程的機制一直未能解明。分子可作為不同物理過程的追蹤標誌，其中一氧化矽（SiO）對於探測震波的存在特別有用，研究團隊利用ALMA的高解析度對銀河系中心分子雲中的特定光譜線進行詳細繪製，首次在極為細小的尺度上描繪出一種全新的細長絲狀結構。這些絲狀結構與渾沌的環境相互作用，揭示了CMZ內物質迴圈過程的完整影象。
這些細長絲狀結構與任何恆星形成區域都沒有空間上的對應關係。它們是在 SiO及其他八種分子的發射譜線中偶然發現的，且視線速度具有一致性，與氣體外流的特徵並不相符。因此，它們與過去發現的高密度氣體絲狀結構有所不同。此外，這些絲狀結構與塵埃輻射並無關聯，也未處於流體靜力平衡狀態。
這些細長絲狀結構在物質迴圈過程中扮演的重要角色，它們就像是宇宙龍捲風——劇烈流動，迅速消散，並有效地將物質輸送到周圍環境中。目前仍不清楚這些細長絲狀結構的起源，但研究團隊推測，震波作用是最可能的形成機制。這一推測基於幾項關鍵觀測結果，包括ALMA觀測中明顯可見的SiO (5-4)旋轉躍遷、CH₃OH（甲醇）微波激射的存在，以及這些絲狀結構中較高濃度的複雜有機分子（如CH₃OH、CH₃CN\&和HC₃N）。
這是首次在0.01秒差距的極小尺度上捕捉到震波作用的直接證據。這項突破提供了對CMZ內部動態過程的更詳細畫面，並暗示了物質迴圈的可能機制。首先，震波觸發這些細長絲狀結構的形成，釋放出SiO及 CH₃OH、CH₃CN、HC₃N 等複雜有機分子，使其進入氣相並散佈至星際介質中。接著，這些絲狀結構迅速消散，將震波釋放的物質補充至CMZ。最後，分子重新凝結到塵埃顆粒上，使得物質的耗竭與補充達到平衡。如果這些絲狀結構在CMZ廣泛存在，則這一迴圈過程可能普遍適用。研究團隊希望，未來的ALMA觀測能涵蓋更多種SiO 躍遷，並透過對整個CMZ進行廣泛觀測，結合數值模擬，以進一步確認這些細長絲狀結構的起源及其在這片宇宙極端環境中的迴圈過程。（編譯／王庭萱）
研究已發表於《天文與天文物理學期刊》（Astronomy \& Astrophysics, A\&A）。
資料來源：NRAO
圖說：CMZ 中的細長絲狀結構。(a) MeerKAT 1.28 GHz 無線電波觀測所得的人馬座 A（Sgr A）區域影像。紅色方框標示出20 km/s 分子雲與50 km/s 分子雲的位置。(b–c) ALMA 低解析度（~1.9″）觀測所得的 SiO 5–4 積分強度圖，分別對應於 20 km/s 分子雲與 50 km/s 分子雲。藍色方框標示出放大區域，這些區域內偵測到細長絲狀結構。虛線圓圈表示 ALMA 高解析度（~0.″23）觀測的 50% 主波束範圍。(d–g) ALMA 高解析度觀測所得的 SiO 5–4 輻射圖，分別顯示 20 km/s 分子雲（速度範圍 [−20, 40] km/s）與 50 km/s 分子雲（速度範圍 [25, 75] km/s）內的絲狀結構。粉紅色虛線標示出識別出的細長絲狀結構。黑色等高線表示 ALMA 1.3 mm 連續輻射，等高線對應的強度水平為 [5, 25, 45] × 40 µJy/beam。Credits: Yang et al. (2025)
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