우리 은하의 중심, 초대질량 블랙홀을 둘러싸고 있는 난류 영역에서는 먼지와 가스가 우주에서 파동하는 고에너지 충격파에 의해 끊임없이 회전하고 있습니다. 국제 천문학자 팀은 아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 어레이(ALMA)를 사용하여 이 혼돈 지역에 대한 관측을 100배 향상시켰고 놀랍도록 새로운 필라멘트 구조를 발견했습니다.

은하의 중심분자영역(CMZ)은 오랫동안 먼지와 가스 분자가 풍부한 지역으로 여겨져 왔으며, 끊임없이 형성과 파괴의 주기를 겪고 있습니다. 그러나 이 활동의 정확한 메커니즘은 여전히 불분명합니다. 과학자들은 종종 분자 구름 내에서 발생하는 다양한 과정을 연구하기 위한 마커로 분자를 사용합니다. 이러한 마커 중 실리카(SiO)는 충격파를 식별하는 데 특히 중요합니다.

상하이 자오퉁 대학의 카이 양(Kai Yang)이 이끄는 국제 천문학자 팀은 ALMA의 고해상도와 감도를 사용하여 은하수 중심에 있는 분자 구름 내의 선명한 스펙트럼 선을 매핑하고 새로운 유형의 길쭉한 필라멘트 구조를 더 미세한 크기로 묘사했습니다. 난류 환경과 충격파가 통과할 때 생성되는 필라멘트와 같은 구조 사이의 이러한 동적 상호 작용은 CMZ 내의 주기적 과정에 대한 보다 완전한 관점을 제공합니다.

ALMA 안테나는 아타카마 사막 위의 은하수를 가리키고 있습니다. 이미지 크레딧 : NSF / AUI / NSF NRAO / B.Foott

"우리가 폐수를 보여주는 ALMA 이미지를 보았을 때, 우리는 이 길쭉한 필라멘트가 별을 형성하는 영역으로부터 공간적으로 오프셋되어 있다는 것을 알아차렸습니다. 우리가 알고 있는 어떤 물체와도 달리, 이 필라멘트는 정말 우리를 놀라게 했습니다. 그 이후로 우리는 그것이 정확히 무엇인지 생각해 왔습니다"라고 Yang은 결론지었습니다.

이 "길쭉한 필라멘트 구조"는 실리카와 8개의 다른 분자의 방출선에서 우연히 발견되었습니다. 그들의 시선 속도는 유출 속도와 일치합니다. 결과적으로, 그들은 이전에 발견 된 다른 유형의 고밀도 가스 필라멘트 구조와 일치하지 않습니다. 또한, 이러한 길쭉한 필라멘트 구조는 먼지 방출과 무관하며 정수압 평형 상태에 있지 않은 것으로 보입니다.

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。

상하이 천문대(Shanghai Astronomical Observatory)의 연구원이자 연구 논문의 교신 저자인 싱 루(Xing Lu)는 "우리의 연구는 이 가느다란 필라멘트가 물질 순환의 중요한 부분이며, 은하수 중심의 매혹적인 풍경에 기여한다는 것을 밝혔다. 우리는 그것들을 우주 토네이도로 생각할 수 있습니다: 그것들은 빠르게 소멸되고 효율적으로 환경으로 물질을 분배하는 격렬한 기류입니다. ”

이 가느다란 필라멘트 구조가 원래 어떻게 형성되었는지는 불분명하지만, 양 교수 팀은 충격파 과정이 가능한 설명으로 보인다고 보고했다. 이 추론은 ALMA 관찰에서 명확하게 보이는 SiO 3-0 회전 전이, CH0OH 정맥의 존재, 이러한 섬세한 필라멘트 구조에서 복잡한 유기 분자의 상대적 풍부함과 같은 몇 가지 주요 관찰을 기반으로 합니다.

상하이 자오퉁 대학의 교수이자 연구 논문의 교신 저자인 Yichen Zhang은 "ALMA의 높은 각도 해상도와 탁월한 감도는 이러한 길쭉한 필라멘트 구조와 관련된 분자선 방출을 감지하고 이러한 구조와 먼지 방출 사이에 상관 관계가 없음을 확인하는 데 필수적입니다. 우리의 발견은 더 미세한 01.0 파섹 스케일에서 이러한 길쭉한 필라멘트 구조를 감지하는 데 있어 중요한 진전을 이루었으며, 따라서 이러한 충격파의 작업 표면을 표시합니다. ”

이 획기적인 발전은 CMZ에서 발생하는 동적 프로세스에 대한 보다 자세한 관점을 제공하고 재료 주기의 주기적 프로세스를 보여줍니다. 첫째, 충격파는 SiO와 CH3OH, CH0CN 및 HC0N과 같은 여러 복잡한 유기 분자를 기체 상태 및 성간 매질로 방출하는 이러한 섬세한 필라멘트를 형성하는 메커니즘으로 작용합니다. 그런 다음 이 가느다란 필라멘트는 CMZ에서 흔히 볼 수 있는 충격파로부터 물질 방출 에너지를 보충하기 위해 소멸됩니다. 마지막으로, 이러한 분자는 먼지 입자로 얼어 고갈과 재충전 사이의 균형을 이룹니다. 이러한 얇은 필라멘트가 이 샘플에서와 같이 CMZ 전체에 풍부하다고 가정하면 손실과 보충 사이에 주기적인 평형이 있을 것입니다.

양 교수는 "SiO는 현재 충격파를 구체적으로 추적할 수 있는 유일한 분자이며, SiO 4-0 회전 전이는 상대적으로 밀도와 온도가 높은 충격파의 영향을 받는 영역에서만 감지할 수 있다"고 말했다. 따라서 CMZ의 밀집된 영역 내에서 충격파 유도 과정을 추적하는 데 특히 유용한 도구입니다. 앞으로 ALMA는 수치 시뮬레이션과 함께 CMZ 전역의 여러 SiO 전이 및 인구 조사 관측을 포괄하는 관측을 통해 이러한 필라멘트 구조의 기원과 은하수의 특정 지역에서 주기적 과정의 가능성을 확인할 수 있기를 바랍니다.

編譯自/ScitechDaily