這張圖片顯示了不可見(jiàn)的紅外線(xiàn)和X射線(xiàn)波長(zhǎng)的光被轉(zhuǎn)化成可見(jiàn)光的顏色。(圖片來(lái)源:uux.cn/美國(guó)宇航局、斯韋紗歐空局、伯太瑞典航天中心、空望可能快揭開(kāi)CXC、遠(yuǎn)鏡STScI)
（神秘的河系地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（康納·菲利）：自從天文學(xué)家第一次把目光放在我們的家園銀河系閃亮的旋臂上，他們就一直想知道是秘面什么過(guò)程驅(qū)動(dòng)了這些巨大的、布滿(mǎn)星星的詹姆中心結(jié)構(gòu)的演化。據(jù)推測(cè)，斯韋紗這些相同的伯太過(guò)程就是為什么我們?cè)诳捎^測(cè)的宇宙中看到如此驚人的星系鄰居多樣性，其中包含大約2萬(wàn)億個(gè)具有獨(dú)特大小、空望可能快揭開(kāi)形狀和組成的遠(yuǎn)鏡星系。
因此，河系為了進(jìn)一步加深我們對(duì)銀河系演化的秘面了解，來(lái)自世界各地80多個(gè)機(jī)構(gòu)的詹姆中心100多名天文學(xué)家呼吁詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)對(duì)銀河系最內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行多時(shí)段、大面積、多波長(zhǎng)的調(diào)查。解碼銀河系中心(GC)的動(dòng)力學(xué)應(yīng)該也能揭示我們宇宙中許多其他星系發(fā)生的事情。
雖然銀河系的銀河中心是夜空中研究最多的區(qū)域之一，但它的許多天文之謎仍然存在。
例如，科學(xué)家想知道，位于我們星系中心的超大質(zhì)量黑洞人馬座A*在它的演化中扮演什么角色？為什么我們星系的恒星形成速度比該區(qū)域寒冷黑暗的分子云中應(yīng)有的速度慢？我們銀河系的中央星團(tuán)最初是如何形成的？
為什么是JWST？
“我們銀河系的中心很難觀察，原因有兩個(gè)，”來(lái)自佛羅里達(dá)大學(xué)的天文學(xué)家亞當(dāng)·金斯伯格告訴Space.com，他是白皮書(shū)的合著者。
金斯伯格說(shuō)，首先，銀河系中心充滿(mǎn)了恒星。事實(shí)上，它的密度如此之大，以至于小型望遠(yuǎn)鏡很難分辨出不同的恒星。此外，我們從地球上看到的銀河中心被大團(tuán)塵埃擋住了。
“JWST解決了這兩個(gè)問(wèn)題，”金斯伯格解釋說(shuō)，“因?yàn)樗且粋€(gè)大望遠(yuǎn)鏡，它有極好的分辨率，可以很好地將恒星彼此分開(kāi)。而且，因?yàn)樗诩t外線(xiàn)下觀察，它能透過(guò)塵埃看到東西。沒(méi)有其他望遠(yuǎn)鏡能做到這兩點(diǎn)。”
JWST的近紅外相機(jī)(NIRCam)及其濾光器系統(tǒng)，允許天文學(xué)家將紅外光的光譜分成特定物質(zhì)發(fā)射的波長(zhǎng)，使該天文臺(tái)能夠獨(dú)特地透過(guò)這些致密的塵埃區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)。對(duì)于肉眼來(lái)說(shuō)，這些區(qū)域看起來(lái)就像黑暗的空洞，因?yàn)槲覀冎荒芸吹娇梢?jiàn)光波長(zhǎng)，被那些塵埃面紗阻擋了。然而，紅外線(xiàn)波長(zhǎng)可以穿越到另一邊，最終擊中JWST的探測(cè)器。
JWST還能夠在更長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅外光中進(jìn)行觀察，它用于觀察早期宇宙中的星系。由于宇宙的持續(xù)膨脹，來(lái)自這些星系的光被拉伸，或“紅移”，在宇宙中，它們的光波向電磁波譜的紅端移動(dòng)(在這里較長(zhǎng)的波長(zhǎng)被歸類(lèi))。這個(gè)過(guò)程也被稱(chēng)為多普勒效應(yīng)。紅外線(xiàn)比可見(jiàn)光波長(zhǎng)更長(zhǎng)，能量更低，因此人類(lèi)看不見(jiàn)。
但即使如此，一架望遠(yuǎn)鏡也無(wú)法捕捉到全貌——這就是為什么該團(tuán)隊(duì)的提議建議使用許多其他望遠(yuǎn)鏡(舊的和新的)來(lái)支持JWST的發(fā)現(xiàn)。
據(jù)該報(bào)稱(chēng)，該調(diào)查計(jì)劃包括阿塔卡馬大型毫米陣列(ALMA)和哈勃太空望遠(yuǎn)鏡，這兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡都已經(jīng)投入使用，以及未來(lái)的望遠(yuǎn)鏡，如羅馬太空望遠(yuǎn)鏡，歐洲空間天文臺(tái)的超大望遠(yuǎn)鏡和日本的JASMINE天體測(cè)量衛(wèi)星。擬議中的多時(shí)期調(diào)查將以1年、5年和10年為間隔收集銀河中心的數(shù)據(jù)。

這張圖片顯示了不可見(jiàn)的紅外線(xiàn)和X射線(xiàn)波長(zhǎng)的光被轉(zhuǎn)化成可見(jiàn)光的顏色。(圖片來(lái)源:uux.cn/美國(guó)宇航局、歐空局、瑞典航天中心、CXC、STScI)
我們能學(xué)到什么？
關(guān)于銀河系最大的未解決的問(wèn)題之一是圍繞著它的黑洞Sgr。A*影響了我們所在星系的演化。
天文學(xué)家已經(jīng)知道，像這樣的巨大星系黑洞主要是通過(guò)以被稱(chēng)為吸積盤(pán)的盤(pán)狀黑洞周?chē)臍怏w為食而成長(zhǎng)的。因此，由于這種氣體的存在也是恒星形成的必要成分，因此推斷Sgr A*的生長(zhǎng)歷史與銀河系中心恒星形成率之間的關(guān)系是合理的。對(duì)銀河系中心的多歷元觀測(cè)將會(huì)給天文學(xué)家一個(gè)關(guān)于有多少恒星正在形成，以及Sgr增長(zhǎng)率的堅(jiān)實(shí)概念。A*。
活躍的黑洞發(fā)出大量的電磁輻射，但Sgr A*在這方面似乎相對(duì)平靜，表明它沒(méi)有消耗大量的物質(zhì)。天文學(xué)家將Sgr A*稱(chēng)為“靜止”黑洞，這意味著它基本上處于休眠狀態(tài)——這是故事中的一個(gè)線(xiàn)索。
“Sgr。A*是一個(gè)靜止的黑洞，似乎在過(guò)去獲得了它的大部分質(zhì)量，”西班牙安達(dá)盧西亞天文研究所的天文學(xué)家、論文的第一作者Rainer Schö del告訴Space.com。
金斯伯格解釋說(shuō)，這項(xiàng)調(diào)查可以幫助天文學(xué)家更好地估計(jì)所謂的初始質(zhì)量函數(shù)(IMF)，即形成的大小恒星的相對(duì)數(shù)量。這個(gè)函數(shù)告訴天文學(xué)家恒星群體產(chǎn)生了多少光。這對(duì)天文學(xué)家研究太遠(yuǎn)的星系以至于看不到單獨(dú)的恒星是很重要的。
“然而，IMF很難測(cè)量，因?yàn)樽盍恋暮阈菚?huì)在很短的時(shí)間內(nèi)變成超新星，所以它們存在的時(shí)間不夠長(zhǎng)，無(wú)法測(cè)量。銀河中心給了我們一個(gè)很好的機(jī)會(huì)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗嗽S多各種質(zhì)量的恒星。這也是一個(gè)與太陽(yáng)附近足夠不同的環(huán)境，我們學(xué)到了一些關(guān)于如何將恒星形成規(guī)則應(yīng)用于其他星系的新東西，”他說(shuō)。
有哪些障礙？
“JWST是一臺(tái)極具競(jìng)爭(zhēng)力的望遠(yuǎn)鏡，其超額認(rèn)購(gòu)率可能是所有望遠(yuǎn)鏡中最高的——天文學(xué)家要求的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了可用時(shí)間，”金斯伯格說(shuō)。
當(dāng)天文學(xué)家提議使用JWST時(shí)，一個(gè)專(zhuān)家小組會(huì)召集起來(lái)評(píng)估相關(guān)的科學(xué)。然而，有規(guī)則說(shuō)，如果你在一個(gè)提案上，或者如果你會(huì)受益，那么你不能評(píng)估這個(gè)提案(有充分的理由)。這給研究銀河中心的團(tuán)體帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)閹缀跛醒芯窟@個(gè)地區(qū)的天文學(xué)家都想?yún)⑴cJWST銀河中心勘測(cè)計(jì)劃。
這使得沒(méi)有人具備該主題所需的特定知識(shí)來(lái)公正地審查提案。因此，重要的是向天文學(xué)界表明，對(duì)于這種調(diào)查的必要性存在廣泛的共識(shí)，”金斯伯格說(shuō)。
銀河系的銀河中心是我們唯一可以觀察到的銀河核心，在那里可以對(duì)每顆恒星進(jìn)行單獨(dú)研究。我們對(duì)我們的星系了解得越多，我們就越能了解宇宙中其他星系是如何演化的。
Schö del、Ginsburg和其他作者想帶我們踏上從銀河郊區(qū)到市中心的旅程，那里是一個(gè)充滿(mǎn)神秘的繁華大都市。
可以在預(yù)印服務(wù)器arXiv上查看關(guān)于該提案的研究。10月份在網(wǎng)上發(fā)布。