銀河系中央的冷塵埃核心

銀河系的中央分子區（central molecular zone）跨越銀河系的最內層一千六百百光年（相比之下，太陽距離銀河系中心二萬六千六百光年），並且包含由約六千萬個太陽的大量分子氣體。這些塵埃雲中的氣體平均比銀河系中其它地方處於更極端的物理條件，具有更高的密度和溫度、更強壓力、磁場和湍流，以及更高的宇宙射線強度以及紫外線和X射線輻射。因此，中央分子區是研究恆星形成的獨特實驗室：不僅在銀河其餘部分很少觀察到這些條件，它們似乎與早期宇宙中極明亮的恆星形成星系中的情況相似，並提供間接了解目前尚無法實現的恆星形成宇宙歷史。然而，有一個難題：中央分子區中的恆星形成率比預期的要低得多，僅為每年太陽質量的十分之一。

恆星的發源地是巨型分子雲中最密集的區域，稱為團塊（clumps），它的大小由一到十光年。這些團塊進一步破碎成重力約束的核塊（cores），它的大小只有團塊的十分之一；然後可以從核心形成各個星體系統。這些演化階段之間的過渡性質，要求對相關尺度和物理條件分層連續體（hierarchical continuum）中的恆星形成和非恆星形成結構進行大規模調查。哈佛-史密松天體物理中心（Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics）天文學家發佈中央分子區圖像放大（CMZoom）調查，該地圖是該地區高密度氣體的完整且無偏見的地圖。

這項調查是一項用了五百五十小時的大型亞毫米波陣列計劃結果，並得出了該地區緊密中心新的星表。明確發現了二百八十五個獨立的核心。另外五百三十一個有初步的標識。和其它地方一樣，中央分子區是未來恆星團的潛在點，但是朝向銀河系中心的前景和背景發射明亮，因此很難精確地確定這些核的質量，從而使恆星形成的關鍵預測指標高度不確定（也是製作這個星表如此艱鉅的原因之一）。儘管如此，天文學家還是通過對核質量、溫度和其它性質做出一般但現實的假設，從而能夠估計星表中核塊的最大恆星形成潛力。他們發現每年最大潛在恆星形成率在0.08-2.2太陽質量之間，甚至可能相當於整個星系中當前平均恆星形成率。結果突出了中央分子區當前恆星形成令人困惑的弱點。通過對所有研究核心進行分類，這項調查是了解恆星在中央分子區和早期宇宙存在的極端環境中，形成邁出的又一步。

【圖、文：節譯自哈佛-史密松天體物理學中心2021年2月19日新聞公佈】研究全文刊登在2020年11月9日出版的《天體物理學報增刊》