新的银河系中心成像图，以前所未有的细节揭示了神秘的细丝

我们的星系内600光年处，是一个由宇宙辐射、湍流旋转的气体云、强烈的恒星形成、超新星、巨大的射电气泡，当然还有一个巨大的超大质量黑洞组成的漩涡。这个熙熙攘攘的银河系中心是一个潜在的探索宝藏，但由于星系中心区域被灰尘和耀眼的辐射所掩盖，想要研究它一直很困难。但是，这一区域的新图像以前所未有的细节揭示了我们从未见过的更多信息。我们发现了一些熟悉的物体，比如超新星，但也发现了一些神秘的结构 —— 几十光年长的气体细丝，以接近光速的速度引导电子。

请看，银河系的中心是前所未见的：

上图：银河中心区域的新 MeerKAT 图像显示为银河平面水平穿过图像。 许多新的和以前已知的无线电特征都很明显，包括超新星遗迹、致密的恒星形成区域和大量神秘的无线电细丝。 颜色表示明亮的无线电发射，而较暗的发射以灰度显示。

创造这张令人难以置信的图像需要MeerKAT天文台的力量。MeerKAT位于南非，距离人马座25000光年，在该星系中心的有利位置。MeerKAT以无线电波的形式观测宇宙，这些无线电波会穿透星际尘埃，而星际尘埃通常会遮蔽这一空间区域。上面的图片是望远镜144小时的观测和70TB原始数据的结果。这幅图像由20个不同的点组成，是一幅马赛克，代表6平方度的天空（相当于30个满月，宽4个满月），而不仅仅是夜晚的一个斑点。如果你的眼睛对无线电波足够敏感，这就是你上方的银河系。

银河系是一个由数千亿颗恒星组成的扁平圆盘，其核心是凸起的。在星系核内存在一个被称为“中心分子区”（CMZ）的区域，其气体密度和湍流是银河系外盘的10-1000倍，宇宙辐射水平同样高于银河系的其他部分。年轻的大质量恒星群正在被吸引到CMZ的新鲜气体所形成。其中一些大质量恒星已经在星团中爆炸成为超新星。

上图：银河中心的 MeerKAT 图像的另一个版本。

向外延伸

我们在银河系中心观测到的大部分都是我们熟悉的物体（恒星爆炸和气体流动），但这个区域有一些我们还没有完全了解的神秘结构。从银河系的核心向外延伸的是巨大的磁性卷须（像线束或细丝一样）长达150光年。它们成对出现，或者像“竖琴上的琴弦”一样，彼此之间相隔约1个天文单位（地球到太阳的距离），像导线一样传导电子，加速到接近光速。

我们在MeerKAT之前见过这些细丝。它们是由西北大学的Farhad Yusef-Zadeh在20世纪80年代首次发现的。但MeerKAT的新图像已经发现了1000多根细丝，比之前已知的多10倍。这些细丝很难看到，因为它们融入了其他结构和形状的紊流气体和星系中心的恒星形成区域。

上图：横跨银河平面的众多细丝。 细丝在下图中的“光谱指数”中被识别出来。

因为细丝是磁性的，沿着细丝长度的电子流会产生一种独特的辐射信号，可以被 MeerKAT（同步加速器辐射）检测到。同步辐射是由高速电子通过磁场运动产生的。这种独特的辐射允许在其他结构的图像中梳理出细丝。软件图像处理还突出了细丝的边缘，进一步将它们从背景星系中拉出来。

那么这些细丝是什么，是什么在沿着它们的长度加速电子，为什么它们是银河系中心独有的呢？

黑色的心

潜伏在银河系中心的是一个超大质量黑洞。黑洞有几种类型，超大质量的黑洞是太阳质量的数百万倍甚至数十亿倍，通常出现在星系中心。从银河系中心区域向外延伸的是两个巨大的气体气泡，它们发射出无线电波。它们是对称的，在银道面上和下面形成一个沙漏。

上图：这种来自银河系中心超级气泡的卷云状发射在这张图片中占主导地位。 这是由许多平行细丝的复合体穿过的。 射电气泡依偎在图像下方中心的漫射射手座 A 区域。 该区域中心附近的亮点是人马座 A*，一个 400 万太阳质量的黑洞。 这张图片捕捉到了银河系核心的混乱复杂性。

MeerKAT 在2018年发现了这些射电气泡，这些射电气泡从中心区域向外延伸了1000光年，被认为是由大约100000 到 100 万年前我们黑洞的大规模爆发产生的 —— 强大到足以让两个射电气泡向外涌动。当大型黑洞进食时，会释放出大量的能量，从而产生这样的气泡。 （黑洞是杂食者。）

上图：MeerKAT 发现的“沙漏”射电气泡在银河系平面的上下垂直延伸。 可以看到许多磁化细丝平行于气泡运行。

在这一区域，超新星爆炸和恒星形成也曾爆发过能量。这些细丝可能是由射电泡和恒星形成的相互作用产生的，因为从黑洞膨胀的带电气体的磁场，与恒星形成和爆炸的爆发纠缠在一起。黑洞的爆发也会加速电子沿细丝本身的长度。

如果黑洞爆发和超新星爆炸之间的相互作用产生了丝状物，这种相互作用就可以解释为什么丝状物是星系这部分的独特之处。它们似乎也只出现在射电气泡中。这些细丝还捕获了宇宙射线（恒星产生的高能粒子），在它们的磁场中。这些粒子基本上可以在细丝上留下时间标记。宇宙射线的时间戳与黑洞爆发的时间吻合，这进一步使研究人员相信这些丝状物与黑洞爆发有关。MeerKAT的图像使我们能够对每一个细丝星团进行分类，从而了解更多关于它们的信息，从而了解我们星系中心的故事。

上图：MeerKAT 新发现的细丝目录。

螺旋式下降

MeerKAT在我们银河系繁忙的市中心发现了其他一些不可思议的东西。下面的图片显示了球形超新星的爆炸（这在通常更不对称的超新星图像中很少见），并显示了一个类似于彗星（虽然不是彗星）的未知物体，它可能会在右边疾速掠过，留下一个尾迹。

上图：在 MeerKAT 马赛克边缘发现的一种罕见的、几乎完美的球形超新星遗迹。 许多紧凑的射电源也是可见的，其中许多都标志着超大质量黑洞位于我们所在星系之外的星系中心。 在图像右侧还可以看到一个有趣的尾部射电源，它可能是我们银河系中的一个物体高速移动，留下尾迹。

但另一张照片让我们大吃一惊 —— 一个“迷你螺旋”。下面这个迷你螺旋状的结构是从银河系中心的黑洞向外延伸的，被认为可能是向黑洞本身旋转的气体！

上图：上面的图片的发光区域显示了围绕银河系中心超大质量黑洞的同步辐射光晕。 辐射突出了向黑洞漏斗的气体流动。 当气体接近黑洞时，它被加热开始电离，电子从气体中剥离。 在距中央黑洞约五光年的范围内，电离气体在下面的图片中显示为“迷你螺旋”。 上面图片中的刻度显示 5pc（秒差距或约 16 光年）。 换句话说，围绕我们黑洞旋转的电离气体和同步辐射云的直径是光年。

T型(射电望远镜)

20世纪30年代初，天文学家卡尔·扬斯基首次探测到来自银河系中心的射电辐射。那次观测（被认为是射电天文学的诞生）是MeerKAT现在观测的最早版本。扬斯基探测到的一些射电信号可能是对银河系中心黑洞的第一次观测。

上图：Karl Jansky 射电望远镜可在福特T型车轮上旋转。 这是有史以来第一台射电望远镜。

自从Karl Jansky射电望远镜建造在福特T型车轮上以来，我们已经走过了一段路。如果没有MeerKAT设备和主要作者伊恩·海伍德博士以及创造了这幅马赛克图像的研究团队的工作，这些关于银河系的新图像都不可能实现。

上图：Meerkat望远镜。

Meerkat于2018年落成，拥有64个天线，分布在南非北开普省8公里的范围内，是同类望远镜中最灵敏的。在这样的设施和新推出的JWST之间，我们将以前所未有的方式见证宇宙的揭幕。

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