FAST首次觀測到星際氣體云復雜絲狀網絡：揭秘恒星誕生的“胚胎”暗流

在深邃的銀河系邊緣，一團以每秒300公里高速奔襲的星際氣體云——G165極高速云（VHVC），因中國天眼FAST的銳利目光，首次向人類展露出其內部隱藏的宇宙級“指紋”。2025年7月16日，中國科學院上海天文臺聯合國內外團隊在《自然·天文學》發(fā)表里程碑式成果，首次揭示了星際溫熱原子云中由超音速湍流主導的復雜絲狀網絡結構。這一發(fā)現不僅重塑了天文學家對星際介質演化的認知，也為恒星誕生的初始條件提供了全新觀測證據。

宇宙實驗室：孤立的極高速云G165

G165極高速云距離地球約5萬光年，位于銀河系盤面之外的高銀緯區(qū)域。其特殊性在于：

環(huán)境孤立：遠離恒星輻射和引力擾動，成為研究星際云原始狀態(tài)的“天然實驗室”；

成分特殊：主要由暖中性氫原子介質構成，冷氣體成分極少甚至可忽略；

演化階段：與混合了冷熱氣體的常規(guī)高速云不同，G165代表星際云演化的更早期階段，類似恒星形成的“胚胎期”。

這一環(huán)境使G165成為探索星際介質如何從彌散狀態(tài)凝聚成結構的理想樣本，而FAST的介入讓科學家首次窺見其內部隱藏的復雜動態(tài)。

FAST的突破性觀測：絲狀網絡與湍流之謎

依托500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）無與倫比的靈敏度與空間分辨率，研究團隊通過中性氫21厘米譜線掃描，揭開了G165的神秘面紗：

復雜絲狀結構：氣體云內部存在多重速度層交織的網狀絲狀體，在三維空間中呈現扭曲交錯的拓撲結構；

超音速湍流：局部氣體速度波動超20公里/秒，遠高于聲速，系統(tǒng)整體呈現強烈湍流特征；

激波壓縮證據：絲狀體徑向密度剖面的不對稱性，表明內部存在激波壓縮過程，這是結構形成的關鍵機制。

這些觀測顛覆了傳統(tǒng)認知——此前理論認為暖中性介質內部應平靜均勻，而FAST揭示的高度結構化特征證實了湍流在星際云演化中的主導作用。

數值模擬解密：湍流與磁場的共舞

為探究絲狀結構的成因，團隊利用自主開發(fā)的磁流體力學模擬工具ORION2進行高精度數值實驗，發(fā)現：

非引力主導：在沒有引力參與的條件下，超音速湍流與磁場相互作用即可產生與觀測吻合的絲狀網絡；

自然形成機制：湍流通過壓縮和剪切氣體，在磁場約束下自然形成多層級絲狀結構及非對稱密度分布；

激波的核心作用：湍流碰撞產生的激波進一步促使氣體凝結，為后續(xù)恒星形成奠定物質基礎。

這一過程揭示了星際介質在早期演化階段自組織的物理機制，挑戰(zhàn)了引力為唯一結構驅動力的傳統(tǒng)模型。

科學意義：重新書寫星系演化史

G165內部絲狀網絡的發(fā)現具有多重突破性意義：

1. 星系物質循環(huán)新證據：為理解銀河系外緣原子氣體的組織機制及星系尺度物質循環(huán)提供關鍵觀測支撐；

2. 恒星起源的線索：闡明星際云向恒星形成區(qū)轉化的初始條件，揭示恒星“搖籃”的物質來源；

3. 宇宙結構形成范式：證明在非引力主導環(huán)境下，湍流與磁場可獨立驅動復雜結構形成，拓展了宇宙結構演化的理論框架。

該成果標志著FAST在揭示星際暗物質動力學領域再次領跑國際，彰顯了中國在深空探測前沿的核心競爭力。

未來展望：FAST的深空探索藍圖

研究團隊已規(guī)劃后續(xù)觀測計劃：

擴大樣本：系統(tǒng)掃描更多極高速云，構建星際云結構演化的普適性物理模型；

多波段聯合：結合紅外、射電等多波段數據，解析氣體云中溫度、磁場的三維分布；

連接恒星形成：追蹤絲狀結構如何進一步碎裂坍縮，最終孕育新生恒星。

隨著FAST持續(xù)捕捉宇宙暗流的細微脈動，人類對星系生態(tài)與生命起源的認知邊界正被不斷拓展。這片5萬光年外的氣體云網絡，已然成為解碼恒星誕生密碼的“宇宙羅塞塔石碑”。

探索冷知識：FAST觀測的G165云中絲狀體跨度可達數光年，但其密度仍不足地球實驗室真空的萬億分之一——在近乎虛無的深空中捕捉如此精微結構，如同在千米外識別一根發(fā)絲的紋理。

此成果由中科院上海天文臺博士后劉訓川（第一作者兼通訊）、劉鐵與沈志強研究員（共同通訊）領銜完成，相關數據及模擬代碼已通過《自然·天文學》開放共享。