————ALMA는 은하계의 난류 중심부에 대한 가장 상세한 이미지를 포착합니다.

독일 유럽남부천문대(ESO)의 천문학자이자 연구팀의 일원인 애쉴리 반스(Ashley Barnes)는 “이 곳은 우리 눈에는 보이지 않지만 이제는 매우 자세하게 드러나는 극한의 장소입니다.”라고 말합니다. 이번 관측은 중앙분자지대(CMZ)로 알려진 지역 전체에서 별이 생성되는 기본 성분인 차가운 가스에 대한 드문 관찰을 제공합니다. 처음으로 이 전체 지역의 차가운 가스가 이렇게 정밀하게 매핑되었습니다.

중앙 분자 영역 매핑

이미지에 포착된 지역은 650광년 ​​이상 펼쳐져 있습니다. 은하수 중심에 있는 초대질량 블랙홀을 둘러싸고 있는 촘촘한 가스와 먼지 구름을 포함하고 있습니다. Barnes는 “이것은 우리가 이렇게 세밀하게 연구할 수 있을 만큼 지구에 충분히 가까운 유일한 은하 핵입니다.”라고 설명합니다. 새로운 데이터 세트는 수십 광년에 걸친 거대한 가스 형성부터 개별 별을 둘러싼 작은 구름에 이르기까지 다양한 규모로 CMZ 전체의 구조를 보여줍니다.

이 작업을 담당하는 설문조사를 ACES(ALMA CMZ Exploration Survey)라고 합니다. ACES는 특히 별 형성을 촉진하는 물질인 저온 분자 가스에 중점을 두고 있습니다. 연구자들은 이 가스의 신호를 분석하여 놀랍도록 복잡한 화학적 환경을 발견했습니다. 이번 조사에서는 일산화규소와 같은 상대적으로 단순한 분자뿐만 아니라 메탄올, 아세톤 또는 에탄올과 같은 보다 복잡한 유기 화합물을 포함하여 수십 개의 분자가 발견되었습니다.

은하 중심 근처의 극단적인 별 형성

CMZ에서 차가운 분자 가스는 별이 형성될 수 있는 빽빽한 덩어리로 물질을 퍼뜨리는 길쭉한 필라멘트를 따라 이동합니다. 천문학자들은 은하수의 조용한 부분에서 이 과정을 꽤 잘 이해하지만, 은하 중심 근처의 조건은 훨씬 더 강렬합니다.

“CMZ에는 우리 은하에서 알려진 가장 거대한 별들이 모여 있습니다. 그 중 많은 별들은 빠르게 살다가 젊어 죽고, 강력한 초신성 폭발과 초신성 폭발로 일생을 마감합니다.”라고 영국 리버풀 존 무어스 대학교 천체물리학 교수이자 ACES 리더인 스티브 롱모어(Steve Longmore)는 말합니다. ACES 조사를 통해 연구자들은 그러한 폭력적인 환경이 별의 탄생에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 현재의 별 형성 이론이 이러한 극한 조건에서도 유효한지 여부를 알아내기를 희망합니다.

“CMZ에서 별이 어떻게 탄생하는지 연구함으로써 우리는 은하계가 어떻게 성장하고 진화했는지에 대한 더 명확한 그림을 얻을 수 있습니다”라고 Longmore는 덧붙입니다. “우리는 이 지역이 혼란스럽고 극단적인 환경에서 별들이 형성되고 있던 초기 우주의 은하계와 많은 특징을 공유하고 있다고 믿습니다.”

가장 큰 ALMA 모자이크 만들기

이 엄청난 데이터 세트를 수집하기 위해 천문학자들은 칠레 아타카마 사막에서 ESO와 파트너가 운영하는 강력한 관측소인 ALMA를 사용했습니다. ALMA를 통해 은하 중심의 큰 부분을 조사한 것은 이번이 처음이며, 지금까지 관측소에서 가장 큰 이미지를 얻은 것입니다. 최종 모자이크는 퍼즐 조각을 조립하는 것처럼 여러 개별 관찰을 결합하여 만들어졌습니다. 하늘에서 완성된 이미지의 길이는 보름달 세 개가 나란히 놓인 것과 같습니다.

“우리는 조사를 설계할 때 높은 수준의 세부 사항을 예상했지만 최종 모자이크에서 드러난 복잡성과 풍부함에 진심으로 놀랐습니다.”라고 프로젝트에도 참여하고 있는 ESO의 ALMA 천문학자 Katharina Immer는 말합니다. ACES 프로그램의 결과는 출판이 승인된 5개의 논문에 설명되어 있습니다. 왕립천문학회 월간 공지여섯 번째는 현재 최종 검토 중입니다.

미래의 관찰을 통해 훨씬 더 많은 사실이 밝혀질 것입니다

Barnes는 “ESO의 초대형 망원경과 함께 곧 출시될 ALMA 광대역 감도 업그레이드를 통해 우리는 더 미세한 구조를 분석하고 더 복잡한 화학을 추적하며 별, 가스 및 블랙홀 간의 상호 작용을 탐구하는 등 이 영역을 더 깊이 파고들 수 있게 될 것입니다.”라고 Barnes는 말합니다. “여러 면에서 이것은 시작에 불과합니다.”

연구 논문 및 데이터 가용성

이 작업은 ACES 데이터를 설명하는 일련의 논문으로 제시됩니다. 왕립천문학회 월간 공지:

논문 I — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) I: 개요 논문 논문 II — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) II: 3mm 연속체 이미지 논문 III — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) III: 분자선 데이터 축소 및 HNCO & HCO+ 데이터 논문 IV — ALMA Central Molecular Zone Exploration Survey (ACES) IV: 2개의 중간 너비 스펙트럼 창 데이터 논문 V — ALMA Central Molecular Zone 탐사 조사(ACES) V: CS(2-1), SO 2_3-1_2, CH3CHO 5_(1,4)-4_(1,3), HC3N(11-10) 및 H40A 계통 데이터 논문 VI — ALMA 중앙 분자 구역 탐색 조사(ACES) VI: ALMA 대규모 프로그램은 고도로 필라멘트 중심 분자 구역을 밝힙니다(부 개정 중)

전체 데이터 세트는 다음 ALMA Science Portal을 통해 제공됩니다. https://almascience.org/alma-data/lp/aces.

ACES 프로젝트를 통한 글로벌 협업

ACES 협력에는 유럽, 북미 및 남미, 아시아 및 호주 전역의 70개 이상의 기관을 대표하는 석사 과정 학생부터 은퇴한 연구원까지 160명 이상의 과학자가 포함되어 있습니다. 이 프로젝트는 수석 조사관인 Steven Longmore(영국 리버풀 존 무어스 대학교)와 공동 PI Ashley Barnes(독일 유럽 남부 천문대), Cara Battersby(미국 코네티컷 대학교(코네티컷)), John Bally(미국 콜로라도 볼더 대학교), Laura Colzi(스페인 마드리드 Centro de Astrobiología(CdA)), Adam이 함께 시작하고 이끌었습니다. Ginsburg(미국 플로리다 대학교(플로리다)), Jonathan Henshaw(독일 하이델베르그 막스 플랑크 천문학 연구소), Paul Ho(대만 Academia Sinica 천문학 및 천체 물리학 연구소), Izaskun Jiménez-Serra(CdA), JM Diederik Kruijssen(COOL Research DAO), Elisabeth Mills(미국 캔자스 대학교), Maya Petkova(스웨덴 찰머스 공과대학교), Mattia Sormani(이탈리아 인수브리아 대학 Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia(DiSAT)), Robin Tress(스위스 로잔 공과대학교 및 독일 하이델베르그 대학 이론 천체물리학 연구소), Daniel Walker(영국 ALMA 지역 센터 노드, 영국 맨체스터 대학교), 제니퍼 월리스(코네티컷).

ACES 내에서 ALMA 데이터 축소 작업 그룹은 Adam Ginsburg, Daniel Walker 및 Ashley Barnes가 조정합니다. 기여자로는 Nazar Budaiev(플로리다), Laura Colzi(CdA), Savannah Gramze(플로리다), Pei-Ying Hsieh(일본 국립 천문대, 일본 도쿄 미타카), Desmond Jeff(플로리다), Xing Lu(중국 상하이 천문대, 중국 과학원), Jaime Pineda(Max-Planck-Institut für)가 있습니다. extraterrestrische Physik, 독일), Marc Pound(미국 메릴랜드 대학교), Álvaro Sánchez-Monge(Institut de Ciències de l’Espai, CSIC, Bellaterra, 스페인, Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Castelldefels, 스페인) 및 데이터 축소를 지원한 30명 이상의 추가 연구원.