天馬望遠鏡揭示銀心分子氣體加熱機制

銀河系中央分子帶（CMZ）是圍繞銀心超大質量黑洞、半徑200秒至300秒差距的特殊區域，該區域聚集了銀河系約5%的分子氣體。與溫度通常為10K至20K的銀盤分子云相比，CMZ分子云的平均溫度明顯升高，且其溫度結構呈現復雜分層，即50K至150K的溫氣體成分占主導，同時存在少量溫度超過400K的熱分子氣體。熱分子氣體的冷卻時間很短（僅有年的量級），這意味著在銀心區域存在持續且穩定的氣體加熱機制。然而，學界對這一機制的具體成因尚不明晰。

針對上述問題，中國科學院上海天文臺等研究團隊，依托天馬望遠鏡（上海65米射電望遠鏡）和西班牙耶韋斯40米望遠鏡的觀測數據，發現分子云剪切運動導致的湍流，或是銀心分子氣體的主要加熱機制。該研究為星系核心區域極端物理環境下的能量傳遞機制研究提供了新的觀測與理論依據。

研究團隊利用天馬望遠鏡（上海65米射電望遠鏡）和西班牙耶韋斯40米望遠鏡，對CMZ分子云G0.66至0.13中的氨分子（NH₃）進行了多條躍遷的觀測。研究團隊首次在星際空間中，探測到NH₃高能級躍遷（18，18）發射線，其能級溫度高達3100K。分析表明，此類高能級躍遷線來自溫度超過400K的熱分子氣體，且其空間分布與50K至150K的溫氣體存在明顯差異。研究團隊進一步通過對比溫氣體速度場與熱氣體空間分布發現，熱氣體主要富集于不同分子云團的交界面區域。

計算發現，湍流間歇性理論模型所預言的，湍流耗散產生的局部極端加熱能夠直接生成溫度超過400K的氣體成分，可解釋CMZ分子云復雜的溫度分層結構。這一發現表明，分子云在核星團和超大質量黑洞引力勢場作用下的繞轉運動，或通過引發分子云間的剪切湍流，將部分氣體加熱至高溫狀態。該機制解釋了銀心熱氣體的成因，且或普遍適用于其他星系核心區域的極端物理環境。

2026年1月14日，相關研究成果發表在《天體物理學雜志》（The Astrophysical Journal）上。研究工作得到科學技術部、上海市等的支持。

論文鏈接