历时千小时观测与多年处理 史上最大最高清银河系中心图像揭示“星际丝网”

长期以来,人类对银河系中心的真实面目了解甚少。

这一认识空白的形成,源于天文观测本身的内在困境。

观测要"看得广"需要扫描大范围区域,而要"看得清"则需要更高的角分辨率和灵敏度,两者都会大幅增加观测时间和成本。

正因此,同时实现广角度和高清晰的大规模观测长期是天文界难以攻克的技术瓶颈。

中国科学院上海天文台研究员吕行介绍,此次国际合作团队通过充分发挥位于智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列望远镜的性能优势,成功突破了这一瓶颈。

该望远镜简称ALMA,代表着当今最先进的地面观测设备。

国际合作团队为此项目投入了超过1000小时的ALMA观测时间,这在该项目历史上属于罕见的大规模资源配置。

据测算,ALMA的运行成本约为每小时2万美元,仅此次观测数据从资源价值看就高达千万美元级别。

从2021年下半年开始获取数据至2023年夏天,国际团队完成了大部分观测工作。

但获得这张图像的真正挑战在于数据处理环节。

吕行强调,天文观测图像严格意义上并非直接拍摄而得,而是通过复杂的数据处理技术拼接而成。

数据处理团队规模约20人,来自多个国家和机构,几乎每周都要召开专题会议,讨论校准策略、拼接方式、成像参数等技术难题。

由于观测覆盖范围巨大、频段众多、数据量极为庞大,处理过程需要反复迭代,以确保不同观测块之间的亮度一致、噪声受控、伪影最小。

直到2026年1月,团队才完成全套数据处理,形成了可以公开发布的高质量产品。

从公布的图像来看,一条蜿蜒飘带般的结构穿过画面,内部丝状结构和星光点点清晰可见,呈现出令人震撼的视觉效果。

这张图像正对银河系中心,沿银盘方向横向延伸,像素规模约为10000×4000,总计约4000万像素,相当于一张超高分辨率的全景航拍图。

图像覆盖面积上下约一个满月,左右约三个满月,覆盖区域尺度超过650光年,包含大量致密的气体和尘埃云。

这使得观测者可以同时看清宏观结构(大片云团、长的细丝)和微观细节(亮点、密集的核心等),呈现出前所未有的纹理与层次。

银河系中心区域位于整个银河系最拥挤、能量最充沛的地带,可以想象为"银河系大都会的中心广场"。

而地球所在的太阳系距离银河系中心约2.6万光年,相对而言更像居住在"远郊"。

这片极端区域的气体密度更高、湍动更强、磁场更复杂,还受到超大质量黑洞人马座A及其历史活动的深刻影响,环境远比太阳系附近严苛。

正是这种极端性,使得银河系中心可能孕育与熟悉环境不同的天体现象。

研究团队特别关注的科学问题包括:更大质量的恒星如何诞生、为何那里存在大量细长的电离气体丝状结构、黑洞过去是否更为活跃并留下遗迹等。

极端环境本质上是检验物理规律普适性的最佳实验室,而要真正回答这些深层问题,必须依赖高分辨率成像与系统观测。

此次观测数据的获取和处理,体现了当代天文学国际合作的深度融合。

中国科学院上海天文台在数据处理中的重要贡献,充分展现了中国天文学研究在国际学术前沿的地位。

从观测设备到数据分析,从技术突破到科学发现,多国科研机构的协同配合创造了这一天文观测的新纪录。

这张凝聚全球科学家智慧的全景图,不仅拓展了人类对银河系核心的认知边界,更彰显了国际合作在攻克重大科学难题中的关键作用。

随着后续深度分析的展开,这片宇宙"城市中心广场"或将揭示更多关于星系演化与宇宙奥秘的答案。