詹姆斯·韦伯太空望远镜可能很快揭开银河系中心的神秘面纱

顺其自然362

这张图片显示了不可见的红外线和X射线波长的光被转化成可见光的颜色。(图片来源:美国宇航局、欧空局、瑞典航天中心、CXC、STScI)

（）据美国太空网（康纳·菲利）：自从天文学家第一次把目光放在我们的家园银河系闪亮的旋臂上，他们就一直想知道是什么过程驱动了这些巨大的、布满星星的结构的演化。据推测，这些相同的过程就是为什么我们在可观测的宇宙中看到如此惊人的星系邻居多样性，其中包含大约2万亿个具有独特大小、形状和组成的星系。

因此，为了进一步加深我们对银河系演化的了解，来自世界各地80多个机构的100多名天文学家呼吁詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)对银河系最内部区域进行多时段、大面积、多波长的调查。解码银河系中心(GC)的动力学应该也能揭示我们宇宙中许多其他星系发生的事情。

虽然银河系的银河中心是夜空中研究最多的区域之一，但它的许多天文之谜仍然存在。

例如，科学家想知道，位于我们星系中心的超大质量黑洞人马座A*在它的演化中扮演什么角色？为什么我们星系的恒星形成速度比该区域寒冷黑暗的分子云中应有的速度慢？我们银河系的中央星团最初是如何形成的？

为什么是JWST？

“我们银河系的中心很难观察，原因有两个，”来自佛罗里达大学的天文学家亚当·金斯伯格告诉Space.com，他是白皮书的合著者。

金斯伯格说，首先，银河系中心充满了恒星。事实上，它的密度如此之大，以至于小型望远镜很难分辨出不同的恒星。此外，我们从地球上看到的银河中心被大团尘埃挡住了。

“JWST解决了这两个问题，”金斯伯格解释说，“因为它是一个大望远镜，它有极好的分辨率，可以很好地将恒星彼此分开。而且，因为它在红外线下观察，它能透过尘埃看到东西。没有其他望远镜能做到这两点。”

JWST的近红外相机(NIRCam)及其滤光器系统，允许天文学家将红外光的光谱分成特定物质发射的波长，使该天文台能够独特地透过这些致密的尘埃区域进行观测。对于肉眼来说，这些区域看起来就像黑暗的空洞，因为我们只能看到可见光波长，被那些尘埃面纱阻挡了。然而，红外线波长可以穿越到另一边，最终击中JWST的探测器。

JWST还能够在更长波长的红外光中进行观察，它用于观察早期宇宙中的星系。由于宇宙的持续膨胀，来自这些星系的光被拉伸，或“红移”，在宇宙中，它们的光波向电磁波谱的红端移动(在这里较长的波长被归类)。这个过程也被称为多普勒效应。红外线比可见光波长更长，能量更低，因此人类看不见。

但即使如此，一架望远镜也无法捕捉到全貌——这就是为什么该团队的提议建议使用许多其他望远镜(旧的和新的)来支持JWST的发现。

据该报称，该调查计划包括阿塔卡马大型毫米阵列(ALMA)和哈勃太空望远镜，这两个望远镜都已经投入使用，以及未来的望远镜，如罗马太空望远镜，欧洲空间天文台的超大望远镜和日本的JASMINE天体测量卫星。拟议中的多时期调查将以1年、5年和10年为间隔收集银河中心的数据。



这张图片显示了不可见的红外线和X射线波长的光被转化成可见光的颜色。(图片来源:美国宇航局、欧空局、瑞典航天中心、CXC、STScI)

我们能学到什么？

关于银河系最大的未解决的问题之一是围绕着它的黑洞Sgr。A*影响了我们所在星系的演化。

天文学家已经知道，像这样的巨大星系黑洞主要是通过以被称为吸积盘的盘状黑洞周围的气体为食而成长的。因此，由于这种气体的存在也是恒星形成的必要成分，因此推断Sgr A*的生长历史与银河系中心恒星形成率之间的关系是合理的。对银河系中心的多历元观测将会给天文学家一个关于有多少恒星正在形成，以及Sgr增长率的坚实概念。A*。

活跃的黑洞发出大量的电磁辐射，但Sgr A*在这方面似乎相对平静，表明它没有消耗大量的物质。天文学家将Sgr A*称为“静止”黑洞，这意味着它基本上处于休眠状态——这是故事中的一个线索。

“Sgr。A*是一个静止的黑洞，似乎在过去获得了它的大部分质量，”西班牙安达卢西亚天文研究所的天文学家、论文的第一作者Rainer Sch? del告诉Space.com。

金斯伯格解释说，这项调查可以帮助天文学家更好地估计所谓的初始质量函数(IMF)，即形成的大小恒星的相对数量。这个函数告诉天文学家恒星群体产生了多少光。这对天文学家研究太远的星系以至于看不到单独的恒星是很重要的。

“然而，IMF很难测量，因为最亮的恒星会在很短的时间内变成超新星，所以它们存在的时间不够长，无法测量。银河中心给了我们一个很好的机会来解决这个问题，因为它包含了许多各种质量的恒星。这也是一个与太阳附近足够不同的环境，我们学到了一些关于如何将恒星形成规则应用于其他星系的新东西，”他说。

有哪些障碍？

“JWST是一台极具竞争力的望远镜，其超额认购率可能是所有望远镜中最高的——天文学家要求的时间远远超过了可用时间，”金斯伯格说。

当天文学家提议使用JWST时，一个专家小组会召集起来评估相关的科学。然而，有规则说，如果你在一个提案上，或者如果你会受益，那么你不能评估这个提案(有充分的理由)。这给研究银河中心的团体带来了一个问题，因为几乎所有研究这个地区的天文学家都想参与JWST银河中心勘测计划。

这使得没有人具备该主题所需的特定知识来公正地审查提案。因此，重要的是向天文学界表明，对于这种调查的必要性存在广泛的共识，”金斯伯格说。

银河系的银河中心是我们唯一可以观察到的银河核心，在那里可以对每颗恒星进行单独研究。我们对我们的星系了解得越多，我们就越能了解宇宙中其他星系是如何演化的。

Sch? del、Ginsburg和其他作者想带我们踏上从银河郊区到市中心的旅程，那里是一个充满神秘的繁华大都市。

可以在预印服务器arXiv上查看关于该提案的研究。10月份在网上发布。