在銀河系神秘的中心，奇怪的事情正在發生。這是一個熙熙攘攘、恆星密集的區域，也是我們星系的超大質量黑洞的所在地，科學家們稱之為人馬座 A*，或 Sgr A*。在數百萬顆圍繞銀河系中心飛馳的年輕、炙熱恆星中，天文學家還發現了一團奇特的絲狀結構，綿延數光年。這些絲狀物究竟是什麼？它們是如何形成的？它們又告訴我們關於銀河系中心的什麼資訊？到目前為止，這些都是懸而未決的問題。
最有可能回答這些問題的人可能是法爾哈德·優素福-扎德 (Farhad Yusef-Zadeh)，他是西北大學的天體物理學家，數十年來一直研究銀河系中心。在 20 世紀 80 年代，他和他的同事發現了第一個已知的絲狀物——超高速粒子的條紋，垂直穿過銀河系平面超過 100 光年，其成因仍然不明。本月，優素福-扎德和他的同事在《天體物理學雜誌快報》上發表了新的研究，表明銀河系中心出乎意料地也存在第二種型別的絲狀物——所謂的水平絲狀物，它們更短，並且與銀河系平面平行，而不是垂直。
《大眾科學》與優素福-扎德 (Yusef-Zadeh) 討論了這些奇異的絲狀物以及它們可能形成的機制。
[以下是採訪的編輯稿。]
我們目前對銀河系中心環境的理解是什麼？
銀河系中心是一個非常豐富的環境，因為那裡已經存在一個超大質量黑洞，其質量約為太陽的四百萬倍。你會看到各種奇怪的結構，不尋常的結構——我們仍然不瞭解其中的許多結構。這是一個非常有趣的區域。它實際上是銀河系的大都市。
當你有不尋常、非凡的地方時，你也會發現非常不尋常的結構。你會在那裡找到這些東西——而不是在更平凡的地方。
您能帶我們回顧一下您在 20 世紀 80 年代最初發現該區域的垂直絲狀物嗎？
我們實際上並沒有尋找這種結構。沒有人見過這樣的特徵。那是甚大天線陣射電望遠鏡 (Very Large Array of radio telescopes) 除錯的早期階段。你發現了一些非常奇怪的東西，所以你必須非常小心地[確定]它是否真實。有人討論說，這可能是我們早期成像的人工痕跡。但是後來它出現在多個波長上，然後其他人也實際上發現了它，所以它肯定是一個真實的結構。
編者注：優素福-扎德 (Yusef-Zadeh) 解釋說，這些長而垂直的絲狀物原來是由同步輻射構成的，同步輻射是由接近光速的粒子在磁場中運動產生的。但是，這種絲狀物森林如何在銀河系中心附近形成仍然不清楚，因為沒有明顯的理由表明這些粒子應該在沒有明顯地從強大的源（如 Sgr A*）流出的情況下以如此快的速度運動。.
問題是：你如何將這些粒子加速到如此高的能量？通常你有一個源——例如中子星或黑洞或脈衝星——來加速粒子。但是在這裡，它們只是靜止在那裡。你如何解釋這一點？這非常不尋常，也非常神秘。
從那時起，MeerKAT [射電望遠鏡] 也在其他活躍星系中發現了長絲狀物。它們看起來與我們在銀河系中看到的非常相似。就其長度而言，它們的規模要大得多，但其潛在的物理特性非常相似——這就是我們所認為的。在理解這些結構的起源方面，它們可能會相互補充。這不僅僅是我們星系獨有的現象。它也存在於其他地方。
您和您的同事是如何發現新論文中描述的水平絲狀物的？
在過去的幾年裡，我們一直在研究絲狀物的統計特性。我們以前從未真正量化過它們。
我們驚訝地發現，絲狀物的分佈與銀河系平面平行。它實際上並不是從統計測量開始的。我們一直在看影像，一天晚上我突然意識到，為什麼所有這些絲狀物都呈放射狀指向？這會是隨機的嗎？然後我們開始進行統計檢驗，看看它是否真的成立，我們瞭解到這是真的。這是顯著的。
然後我們做了很多其他圖表來表明這些是放射狀的。那是另一個令人驚訝的因素。為什麼它們指向銀河系的核？這實際上對我們來說非常令人興奮，僅僅是因為它為我們提供了一些關於它們可能如何起源的線索，而垂直絲狀物仍然非常神秘。我們仍然不知道它們是如何形成的。
那麼您對水平絲狀物如何形成的理論是什麼？
我們認為 Sgr A*，即黑洞，具有噴流驅動的外流。我簡化了它，因為我們仍然不完全瞭解噴流是如何從吸積黑洞中產生的。但是，當您將能量吸積到超大質量黑洞上時，一部分能量實際上會作為噴流進入外流。我們的星系現在有點休眠，但我們認為這個噴流一直很活躍，並且實際上應該仍然存在。我們認為，我們談論的是已經持續了大約六百萬年的外流。
它真的就像風在吹。對於任何密度較低或壓力不夠高的東西，來自這種外流的高壓都會將其拉伸。
編者注：優素福-扎德 (Yusef-Zadeh) 指出，水平絲狀物似乎有兩種不同的型別。一種是由與垂直絲狀物相似的材料製成的。他和他的同事認為，當黑洞的外流猛烈撞擊垂直絲狀物時，就會形成這種型別，將其剪斷並使其指向 Sgr A*。他說，另一種型別很可能是在外流穿過科學家們所稱的 H II 區時形成的，H II 區是圍繞熱恆星的電離氣體雲。
我們認為，由於銀河系中心有很多大質量恆星，它們的星雲可能會受到這種外流的影響，並且這種壓力會與星雲相互作用並將其拉伸。我們希望透過更高解析度的觀測來檢驗這種機制。基本上，為了瞭解這些絲狀物連線到哪裡以及它們連線到哪顆恆星，我們需要更高解析度的觀測。這是我們測試這種拉伸、伸長和對齊這些絲狀結構的想法的計劃之一。
現在是否有天文臺可以獲得這些更高解析度的檢視？
射電望遠鏡可以做到這一點，在某些情況下，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡也可以做到。我們希望基本上看到絲狀物和[恆星]之間的連線或聯絡。但是我們需要更高的解析度，因為視線方向上有很多恆星，混淆始終是一個大問題，這就是我們遇到的問題。我們無法確定哪顆恆星與絲狀物的一端相關聯。但是，如果我們達到更高的解析度，我們應該不僅能夠看到恆星，而且能夠看到恆星的星雲基本上沿絲狀物本身的方向延伸。如果我們能夠做到這一點，並且我們還可以測量速度，那麼我認為這是真正檢驗這個圖景的一種方法。