在银河系神秘的中心，奇怪的事情正在发生。这是一个熙熙攘攘、恒星密集的区域，也是我们星系的超大质量黑洞的所在地，科学家们称之为人马座 A*，或 Sgr A*。在数百万颗围绕银河系中心飞驰的年轻、炙热恒星中，天文学家还发现了一团奇特的丝状结构，绵延数光年。这些丝状物究竟是什么？它们是如何形成的？它们又告诉我们关于银河系中心的什么信息？到目前为止，这些都是悬而未决的问题。
最有可能回答这些问题的人可能是法尔哈德·优素福-扎德 (Farhad Yusef-Zadeh)，他是西北大学的天体物理学家，数十年来一直研究银河系中心。在 20 世纪 80 年代，他和他的同事发现了第一个已知的丝状物——超高速粒子的条纹，垂直穿过银河系平面超过 100 光年，其成因仍然不明。本月，优素福-扎德和他的同事在《天体物理学杂志快报》上发表了新的研究，表明银河系中心出乎意料地也存在第二种类型的丝状物——所谓的水平丝状物，它们更短，并且与银河系平面平行，而不是垂直。
《大众科学》与优素福-扎德 (Yusef-Zadeh) 讨论了这些奇异的丝状物以及它们可能形成的机制。
[以下是采访的编辑稿。]
我们目前对银河系中心环境的理解是什么？
银河系中心是一个非常丰富的环境，因为那里已经存在一个超大质量黑洞，其质量约为太阳的四百万倍。你会看到各种奇怪的结构，不寻常的结构——我们仍然不了解其中的许多结构。这是一个非常有趣的区域。它实际上是银河系的大都市。
当你有不寻常、非凡的地方时，你也会发现非常不寻常的结构。你会在那里找到这些东西——而不是在更平凡的地方。
您能带我们回顾一下您在 20 世纪 80 年代最初发现该区域的垂直丝状物吗？
我们实际上并没有寻找这种结构。没有人见过这样的特征。那是甚大天线阵射电望远镜 (Very Large Array of radio telescopes) 调试的早期阶段。你发现了一些非常奇怪的东西，所以你必须非常小心地[确定]它是否真实。有人讨论说，这可能是我们早期成像的人工痕迹。但是后来它出现在多个波长上，然后其他人也实际上发现了它，所以它肯定是一个真实的结构。
编者注：优素福-扎德 (Yusef-Zadeh) 解释说，这些长而垂直的丝状物原来是由同步辐射构成的，同步辐射是由接近光速的粒子在磁场中运动产生的。但是，这种丝状物森林如何在银河系中心附近形成仍然不清楚，因为没有明显的理由表明这些粒子应该在没有明显地从强大的源（如 Sgr A*）流出的情况下以如此快的速度运动。.
问题是：你如何将这些粒子加速到如此高的能量？通常你有一个源——例如中子星或黑洞或脉冲星——来加速粒子。但是在这里，它们只是静止在那里。你如何解释这一点？这非常不寻常，也非常神秘。
从那时起，MeerKAT [射电望远镜] 也在其他活跃星系中发现了长丝状物。它们看起来与我们在银河系中看到的非常相似。就其长度而言，它们的规模要大得多，但其潜在的物理特性非常相似——这就是我们所认为的。在理解这些结构的起源方面，它们可能会相互补充。这不仅仅是我们星系独有的现象。它也存在于其他地方。
您和您的同事是如何发现新论文中描述的水平丝状物的？
在过去的几年里，我们一直在研究丝状物的统计特性。我们以前从未真正量化过它们。
我们惊讶地发现，丝状物的分布与银河系平面平行。它实际上并不是从统计测量开始的。我们一直在看图像，一天晚上我突然意识到，为什么所有这些丝状物都呈放射状指向？这会是随机的吗？然后我们开始进行统计检验，看看它是否真的成立，我们了解到这是真的。这是显著的。
然后我们做了很多其他图表来表明这些是放射状的。那是另一个令人惊讶的因素。为什么它们指向银河系的核？这实际上对我们来说非常令人兴奋，仅仅是因为它为我们提供了一些关于它们可能如何起源的线索，而垂直丝状物仍然非常神秘。我们仍然不知道它们是如何形成的。
那么您对水平丝状物如何形成的理论是什么？
我们认为 Sgr A*，即黑洞，具有喷流驱动的外流。我简化了它，因为我们仍然不完全了解喷流是如何从吸积黑洞中产生的。但是，当您将能量吸积到超大质量黑洞上时，一部分能量实际上会作为喷流进入外流。我们的星系现在有点休眠，但我们认为这个喷流一直很活跃，并且实际上应该仍然存在。我们认为，我们谈论的是已经持续了大约六百万年的外流。
它真的就像风在吹。对于任何密度较低或压力不够高的东西，来自这种外流的高压都会将其拉伸。
编者注：优素福-扎德 (Yusef-Zadeh) 指出，水平丝状物似乎有两种不同的类型。一种是由与垂直丝状物相似的材料制成的。他和他的同事认为，当黑洞的外流猛烈撞击垂直丝状物时，就会形成这种类型，将其剪断并使其指向 Sgr A*。他说，另一种类型很可能是在外流穿过科学家们所称的 H II 区时形成的，H II 区是围绕热恒星的电离气体云。
我们认为，由于银河系中心有很多大质量恒星，它们的星云可能会受到这种外流的影响，并且这种压力会与星云相互作用并将其拉伸。我们希望通过更高分辨率的观测来检验这种机制。基本上，为了了解这些丝状物连接到哪里以及它们连接到哪颗恒星，我们需要更高分辨率的观测。这是我们测试这种拉伸、伸长和对齐这些丝状结构的想法的计划之一。
现在是否有天文台可以获得这些更高分辨率的视图？
射电望远镜可以做到这一点，在某些情况下，詹姆斯·韦伯太空望远镜也可以做到。我们希望基本上看到丝状物和[恒星]之间的连接或联系。但是我们需要更高的分辨率，因为视线方向上有很多恒星，混淆始终是一个大问题，这就是我们遇到的问题。我们无法确定哪颗恒星与丝状物的一端相关联。但是，如果我们达到更高的分辨率，我们应该不仅能够看到恒星，而且能够看到恒星的星云基本上沿丝状物本身的方向延伸。如果我们能够做到这一点，并且我们还可以测量速度，那么我认为这是真正检验这个图景的一种方法。