في وسط مجرتنا ، في المنطقة المضطربة التي تحيط بثقب أسود هائل ، يدور الغبار والغاز باستمرار ، مدفوعين بموجات صدمة عالية الطاقة تموج في الفضاء. باستخدام مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية / دون المليمترية (ALMA) ، قام فريق دولي من علماء الفلك بتحسين ملاحظاتنا لهذه المنطقة الفوضوية بمعامل 100 واكتشفوا بنية خيطية جديدة بشكل مدهش.

لطالما كان يعتقد أن المنطقة الجزيئية المركزية (CMZ) للمجرة هي منطقة غنية بجزيئات الغبار والغاز ، والتي تشهد باستمرار دورات من التكوين والدمار. ومع ذلك، لا تزال الآلية الدقيقة وراء هذا النشاط غير واضحة. غالبا ما يستخدم العلماء الجزيئات كعلامات لدراسة العمليات المختلفة التي تحدث داخل السحب الجزيئية. من بين هذه العلامات ، تعتبر السيليكا (SiO) مهمة بشكل خاص لتحديد موجات الصدمة.

استخدم فريق دولي من علماء الفلك بقيادة كاي يانغ من جامعة شنغهاي جياو تونغ الدقة العالية والحساسية ل ALMA لرسم خريطة للخطوط الطيفية الواضحة داخل السحابة الجزيئية المركزية لمجرة درب التبانة وتصوير نوع جديد من الهياكل الخيطية الممدودة على نطاق أدق. يوفر هذا التفاعل الديناميكي بين البيئة المضطربة والهياكل الشبيهة بالخيوط المتولدة أثناء مرور موجات الصدمة منظورا أكثر اكتمالا للعمليات الدورية داخل CMZ.

يتم توجيه هوائي ALMA إلى مجرة درب التبانة فوق صحراء أتاكاما. رصيد الصورة: NSF / AUI / NSF NRAO / B.Foott

"عندما نظرنا إلى صورة ALMA التي تظهر النفايات السائلة ، لاحظنا أن هذه الخيوط الممدودة تم تعويضها مكانيا عن أي مناطق تشكل النجوم. على عكس أي كائن نعرفه ، فاجأتنا هذه الخيوط حقا. منذ ذلك الحين ، كنا نفكر في ماهيتها بالضبط ".

تم اكتشاف هذه "الهياكل الخيطية الممدودة" عن طريق الصدفة في خطوط انبعاث السيليكا وثمانية جزيئات أخرى. تتوافق سرعة نظرتهم مع سرعة التدفق الخارج. نتيجة لذلك ، فإنها لا تتوافق مع الأنواع الأخرى المكتشفة مسبقا من الهياكل الخيطية الغازية الكثيفة ؛ بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذه الهياكل الخيطية الممدودة مستقلة عن انبعاث الغبار ولا يبدو أنها في حالة توازن هيدروستاتيكي.

CMZ 中的細絲。面板 a：MeerKAT 對 Sgr A 區域的 1.28 GHz 射電發射。紅色方框標記了 20 公里/秒雲層和 50 公里/秒雲層。面板 b-c：ALMA 低解析度（~1.9 英寸）觀測得到的 20 公里/秒雲層和 50 公里/秒雲層中 SiO 5-4 的積分強度圖。藍色方框標記了檢測到細絲的放大區域。虛線環表示我們 ALMA 高解析度（~0.23 英寸）觀測的 50% 主光束。面板 d-g：我們 ALMA 高解析度觀測得到的細絲狀 SiO 5-4 發射，對於 20 公里/秒雲層和 50 公里/秒雲層，其積分速度範圍分別為 [-20， 40] 和 [25， 75] 公里/秒。粉色虛線表示已識別的細絲。黑色輪廓線表示 ALMA 1.3 毫米連續譜發射，輻射能量水準為 [5， 25， 45] × 40 µJy beam−1。圖片來源：Yang 等人。

وخلص شينغ لو ، الباحث في مرصد شنغهاي الفلكي والمؤلف المقابل للورقة البحثية ، إلى أن "دراستنا تكشف أن هذه الخيوط النحيلة هي جزء مهم من دورة المواد ، مما يساهم في المناظر الطبيعية الرائعة لمركز درب التبانة. يمكننا التفكير فيها على أنها أعاصير فضائية: إنها تيارات هوائية عنيفة تتبدد بسرعة وتوزع المادة بكفاءة في البيئة. ”

من غير الواضح كيف تشكلت هذه الهياكل الخيطية النحيلة في الأصل ، لكن فريق البروفيسور يانغ أفاد أن عملية الموجة الصدمية تبدو تفسيرا محتملا. يعتمد هذا الاستدلال على العديد من الملاحظات الرئيسية: الانتقال الدوراني SiO 3-0 المرئي بوضوح في ملاحظات ALMA ، ووجود عروق CH0OH ، والوفرة النسبية للجزيئات العضوية المعقدة في هذه الهياكل الخيطية الحساسة.

أكد Yichen Zhang ، الأستاذ في جامعة Shanghai Jiao Tong والمؤلف المقابل للورقة البحثية ، أن "الدقة الزاوية العالية والحساسية غير العادية ل ALMA ضرورية للكشف عن انبعاث الخط الجزيئي المرتبط بهذه الهياكل الخيطية الممدودة ، وللتأكد من عدم وجود علاقة بين هذه الهياكل وانبعاثات الغبار. يمثل اكتشافنا تقدما كبيرا في اكتشاف هذه الهياكل الخيطية الممدودة بمقياس أدق 01.0 فرسخ فلكي ، وبالتالي تحديد سطح عمل موجات الصدمة هذه. ”

يوفر هذا الاختراق منظورا أكثر تفصيلا للعمليات الديناميكية التي تحدث في CMZ ويكشف عن العمليات الدورية لدورة المواد. أولا ، تعمل موجات الصدمة كآلية تشكل هذه الخيوط الحساسة التي تطلق SiO ، بالإضافة إلى العديد من الجزيئات العضوية المعقدة مثل CH3OH و CH0CN و HC0N ، في الطور الغازي والوسط بين النجوم. ثم تتبدد هذه الخيوط الرفيعة لتجديد طاقة مادة إطلاق موجة الصدمة المنتشرة في كل مكان في CMZ. أخيرا ، تتجمد هذه الجزيئات في جزيئات الغبار ، مما يؤدي إلى توازن بين النضوب وإعادة التعبئة. بافتراض أن هذه الخيوط الرفيعة وفيرة في جميع أنحاء CMZ كما هي في هذه العينة ، سيكون هناك توازن دوري بين الخسارة والتجديد.

قال البروفيسور يانغ: "SiO هو الجزيء الوحيد الذي يمكنه تتبع موجات الصدمة على وجه التحديد ، ولا يمكن اكتشاف الانتقال الدوراني SiO 4-0 إلا في المناطق المتأثرة بموجات الصدمة ذات الكثافة ودرجة الحرارة العالية نسبيا". هذا يجعلها أداة قيمة بشكل خاص لتتبع عملية تحريض موجات الصدمة داخل المنطقة الكثيفة من CMZ. من المأمول أن تتمكن ALMA في المستقبل من تأكيد أصل هذه الهياكل الخيطية وإمكانية العمليات الدورية في هذه المنطقة بالذات من مجرة درب التبانة من خلال الملاحظات التي تغطي انتقالات SiO المتعددة وملاحظات التعداد عبر CMZ ، جنبا إلى جنب مع المحاكاة العددية.

編譯自 / ScitechDaily