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2017-08-20 探索銀河中心的微螺旋結構

 
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radio image by the Very Large Array shows the context for the galactic center minispiral. Credit: K.Y. Lo, University of Illinois, Urbana-Champaign  銀河系的中心位在所謂的人馬座A*(Sgr A*)之處。這裡棲息著一個400萬倍的超大質量黑洞,使人馬A*周圍成為相當複雜且活力充沛的地方。根據利用ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)電波陣列最新觀測結果,呈現出銀河中心比先前認為的更為險峻的環境。

  銀河中心其中一個最明顯的結構,是在靠近人馬A*約6.5光年處環繞著一批離子氣體流。這些氣體流呈現棒狀型態,還有一連串的旋臂,讓這些氣體流看起來像是個微型螺旋星系一樣,因此天文學家稱它們是「銀心微螺旋(the galactic center minispiral)」。

  但是,這些氣體從何而來?此處如今究竟正在發生什麼事?這些氣體流能提供什麼線索讓我們能瞭解人馬A*所在環境?來自日本宇宙航空研究開發機構(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)Masato Tsuboi等人利用ALMA取得的最新銀心微螺旋影像,能清楚呈現微螺旋旋臂中的離子氣體流,由此估算氣體流的運動速度,再藉此確認其中與何種氣體組成有關,以及不同成分的運動速度和方向有無不同等。

  除了追蹤微螺旋裡的離子氣體運動型態之外,這些科學家也確認了這些氣體流的電子溫度和密度會隨著與人馬A*的距離接近而增加。一般認為這個增加的趨勢,將讓旋臂的橫向寬度愈接近中間的黑洞時愈寬,但觀測到的結果卻非如此,事實上,旋臂寬度反而更緊實。

  這個認知與實際觀測結果的差異,讓科學家們多瞭解一些微螺旋的周邊環境:必定有周圍環繞的離子氣體在推動這些氣體流,正因這些外來的壓力,讓這些氣體流變得緊實。

An image of the continuum emission from the galactic center minispiral, previously taken by ALMA at 100 GHz. Credit:Tsuboi et al. 2017   Tsuboi等人還將他們的ALMA的微螺旋內離子氣體的觀測結果,和先前利用的Jansky甚大電波陣列(Jansky Very Large Array,JVLA)所做的銀心觀測資料予以比對。JVLA觀測顯示銀心內有個緊實的半球殼狀結構,很可能是所謂的「離子化原行星盤(proplyd,ionized protoplanetary disk的簡寫)」,也就是來自人馬A*周圍中央星團發出強烈熾熱輻射,導致原恆星(protostar)們被光致蒸發的結果。

  這些可能為離子化原行星盤的結構,卻引起一個難題:在人馬A*的強烈潮汐力和中央星團強烈輻射的雙重影響下,按理說此處應該是極難形成新恆星的。那麼,這些離子化原行星盤為何會出現在此處?Tsuboi等人的ALMA觀測或許可以提供一點線索。因為將ALMA和JVLA資料擺在一塊兒之後,很明顯地,離子化原行星盤全都集中分佈在微螺旋的東北旋臂裡的離子氣體流處,這意味著原恆星可能是在遠離人馬A*之處形成的,之後隨著氣體流落往銀心超大質量黑洞時,才被帶到如今所見的位置。

資料來源:http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/exploring-minispiral-milky-ways-center/, 2017.07.11, KLC 

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