銀河中心驚見「太空龍捲風」狂舞萬年 科學家揭神秘絲狀結構

撰文:許祺安
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《天文與天體物理學報》近日刊登一項來自中國上海交通大學的研究,揭示銀河系中心存在一種前所未見、壽命僅萬年的細長絲狀結構,外型宛如「太空龍捲風」,為天文學界提供關於銀心區域物質循環的嶄新理解。

據《科學警報》(ScienceAlert)及上海交通大學消息指出,研究團隊利用位於智利的阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA),對銀河系中心的「銀心分子區」(Central Molecular Zone, CMZ)兩塊分子雲進行高解析度觀測,意外發現這些極細的絲狀結構。CMZ為直徑約200至300秒差距的區域,蘊含高達2×10⁷倍太陽質量的致密分子氣體,並存在劇烈湍流與高能爆發現象。

CMZ的20 km/s分子雲中一組細絲結構。紅色和綠色分別代表由SiO和CH3OH所示蹤的細絲結構,其分布明顯不同於塵埃連續光譜(藍色所示)所示蹤的稠密氣體。(上海交通大學官網)

本次研究由上海交通大學天文系博士後楊楷領銜。他指出,透過觀測一氧化矽(SiO)與其他8種分子發射線,團隊在該區域偵測到長而窄、僅約0.01秒差距的絲狀結構,其運動特徵與現有氣體外流模型顯著不同,且未與塵埃輻射對應,顯示其可能源自不同機制。

這些「太空龍捲風」並非穩定靜態結構,而是短暫存在的動力現象。觀測資料顯示,細絲內部存在碰撞激發的甲醇(CH₃OH)脈澤,顯示其形成於高溫高密度的激波環境。研究推測,激波可將SiO與多種有機分子從塵埃釋放至氣相,使其快速參與銀心區域的物質流動。

CMZ的2個分子雲中偵測到多處細絲結構。紫色代表SiO的偵測信號,紅線代表認證出的細絲結構的骨架。(上海交通大學官網)

進一步分析認為,這些絲狀體與過去在CMZ中觀測到的密集氣體絲體有所區別,可能是激波與分子雲交互作用下的產物,並由湍流壓力主導。研究估計其壽命約為1萬年,結構消散後,氣體分子將重新凝結至塵埃中,進一步影響該區域的化學組成演化。

研究團隊指出,若未來進一步觀測能證實此類絲狀結構在CMZ中普遍存在,將有助於建立銀河中心的物質再循環理論框架。團隊計劃結合更全面的巡天觀測與數值模擬,進一步研究這類結構的形成條件、分布特徵,並探索其是否也存在於其他星系中心。