銀河系中心的“豎琴琴弦”：近1000條神秘線狀物被發現

銀河系中心發現1000條神秘線

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

近1000條神秘絲狀物

或許您在上周就已經見過這張銀河系中心的最新拼接圖像。在歷時三年多的勘察之後，這張拼接圖像最終於2022年1月26日由南非射電天文觀測台（SARAO）發布，為我們揭曉了前所未見的銀河系中心的模樣。而這張圖像中最吸引人的地方，就是位於銀河系中心的一組神秘絲狀物的成像。

根據美國西北大學提供的關於這些奇異的絲狀物的信息，該大學有一位天文學家於20世紀80年代就已經發現了部分絲狀物。然而，SARAO最新發布的圖像顯示了這些絲狀物數量之龐大，竟是先前所預測的十倍多；它們之中有部分絲狀物的長度直達150光年；此外，這些絲狀物在圖像上竟排列得井然有序：它們時而成群結對，時而縱橫交錯，時而彎曲成弧，時而分布得像是豎琴的琴弦——它們究竟是什麼呢？

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我們當然還不清楚他們是什麼。天文學家從未想過會發現這些絲狀物，並且我們之前也從未如此大量而詳細地觀察過它們。天文學家排除了超新星是奇怪絲狀物的來源，這些絲狀物本質上是帶有磁性的。他們猜想這些帶有磁性的絲狀物可能與位於銀河系中心的那個有著400萬個太陽質量的黑洞有關，此外這些絲狀物還可能與2019年9月由美國西北大學發現的那個巨大的發射無線電波的氣泡有關。具體來說，他們認為這些絲狀物可能由以下物質組成：

……宇宙射線電子以接近光速的速度旋轉磁場。

但這只是一個有根據的猜測。這些絲狀物的起源仍然是未解之謎。

一項關於絲狀物的最新研究現目前已可以在線查看，並在《天體物理學雜志快報》發表。

這張圖片展示了在我們銀河系中心發現的近1000根絲狀物的磁場強度分布。圖片來自西北大學/SARAO/牛津。

1984年首次發現！

西北大學天體物理學家法哈德·尤瑟夫-紮德在1984年發現了第一批絲狀物。他在一份聲明中指出：

我們已經用“近視”的視野研究單個的絲狀體很長時間了。僅研究這些絲狀體讓我們很難真正認識到它們是什麼和它們是怎麼形成的。

現在，我們終於觀測到了它們的全貌——用全景的視野觀測到了足量的絲狀體。這是一個我們對這些結構進一步認知的分水嶺。

這也是第一次我們能夠研究這些絲狀體的統計學特征。在統計它們之後，我們可以更多地了解這些不同尋常的來源的性質。

這就好比如果你來自另一個星球，而你在地球上遇見了一個特別高的人，你可能會假設所有地球人都很高。但如果你統計了所有人群，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的強度、長度、方向和輻射的光譜。

更多神秘絲狀體圖片

這張來自SARAO的銀河系心髒的新射電圖像——花了3年時間制作——比之前發現的多了10倍。這是一個結構的特寫，天文學家Yusef-Zadeh和他的團隊說“像瀑布”。通過SARAO的圖像，我們看到了數量如此龐大的絲狀體，天文學家將首次對它們進行統計研究。圖片來自西北大學/ SARAO/牛津大學。

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

在我們銀河系的中心，一個縱橫交錯的磁性纖維團的特寫圖像。他們是什麼?圖片來自西北大學/ SARAO/牛津大學。

這是一張近距離照片，照片上的線條是彎曲的細絲，天文學家稱其“類似於土星的光環”。圖片來自西北大學/ SARAO/牛津大學。

有關新銀河系的圖片

通過南非的MeerKAT射電望遠鏡，SARAO拍攝的銀河系核心的新圖像需要200小時的時間。研究人員將20個不同的觀測數據拼接在一起，這些觀測數據指向距離地球25000光年的銀河系中心。牛津大學天體物理學家伊恩·海伍德領導的團隊創造了新的無線電圖像。它捕捉的不僅僅是這些線。這張照片展示了許多現象，包括爆發的恒星、恒星孕育區和新的超新星遺跡。海伍德說:

在制作過程中，我花了很多時間來觀察這張圖片，從來沒有厭倦過。當我向那些對射電天文學不熟悉的人展示這張圖片時，我總是嘗試向他們強調，射電成像並不總是這樣的，而且考慮到它的實際能力，MeerKAT確實是一個飛躍。多年來能夠與SARAO的同事們一起工作，並與他們共同建造了這個神奇的望遠鏡，這是我的榮幸。

為了更精確地觀察這些絲狀體，Yusef-Zadeh的團隊使用了一種技術，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構隔離開來。結果拍攝出來的照片讓他大吃一驚，他補充道:

它就像現代藝術品一樣，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射電望遠鏡發布了這幅新的馬賽克圖像。這幅圖像是經過3年時間制作而成的，它是銀河系的核心。總的來說，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)水平地穿過這幅圖像。更詳細地說，一些較暗的區域是超新星的殘骸，一些是恒星形成的區域，還有一些屬於大量神秘的射電絲。橫跨星系中心的垂直寬帶(灰色)標志著(之前發現的)跨越1400光年的巨大射電泡的內部部分。圖片來自I. Heywood/ SARAO。

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

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我們了解到的

在他們最新的論文中，Yusef-Zadeh和他的夥伴們專門探索了絲狀體的磁場，以及宇宙射線在照亮磁場過程中的作用。他們解釋說:

從細絲放射出的輻射變化，與新發現的超新星殘骸非常不同。這個現象說明：它們有不同的起源。研究人員發現，這些絲狀體更有可能與銀河系中央超大質量黑洞過去的活動有關，而不是與超新星爆發有關。這些絲狀體也可能與巨大的發射無線電的氣泡有關，<我們>在2019年發現了這些氣泡。

<我們>已經知道這些絲狀體是磁化的，<我們>也可以說磁場沿著絲狀體被放大了，這是所有絲狀體共有的一個主要特征。

我們所不了解的

在剩下的未解之謎中，Yusef-Zadeh對絲狀體的結構感到特別困惑。星團中的絲狀體彼此之間的距離完全相等——大約相當於地球到太陽的距離。他若有所思地說:

它們與太陽環的常規間隔十分相似。“我們仍然不知道為什麼它們會聚集在一起，也不知道它們是如何分開的，更不知道這些規則的間隔是如何發生的。我們每回答一個問題，就會出現更多其他的問題。“

Yusef-Zadeh和他的團隊仍然不知道絲狀體是否會隨著時間移動或改變，或者是什麼導致電子以如此驚人的速度加速。他的一個疑問:

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，它們在加速這些粒子。

Yusef-Zadeh和他的團隊目前正在對每個絲狀體進行識別和分類。每個絲狀體的角度、曲線、磁場、光譜和強度將在未來的研究中發布。了解這些特性，將為天體物理學在了解絲狀物難以捉摸的本質這方面提供更多的線索。

總結:科學家們正在探索，處於銀河系中心的一些新事物，在太陽之下……在數十億個恒星之下! 1000條神秘絲狀體的本質。

BY：Deborah Byrd

FY：Astronomical volunteer team

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