新研究确认，银河系的边缘被掰弯了

2019-08-10 17:47:29　来源: 国家地理中文网

这是美国加州福尼亚一个高山湖泊上空的银河拱桥。从我们在银河系旋臂这个位置来看，银河系圆盘稠密的内部区域是一条单独的恒星带，但是，我们很难想象银河系更大尺度的形状。

图源：BABAK TAFRESHI, NAT GEO IMAGE COLLECTION

撰文：NADIA DRAKE

根据对我们星系最新一次3D测绘，我们的银河系并非如飞盘那般平坦，而是一个扭曲的形状。如果从侧面看去，银河系旋臂环绕着突起的银心，就像是把一张唱片扭成S形，或者像是一颗从漏勺中滑下来的水煮荷包蛋。

新研究确认，银河系的边缘被掰弯了

“银河系的扭曲非常明显。如果我们能从侧面观察银河系，就能看得很清楚。”波兰华沙大学的Dorota Skowron说道。近日，《科学》期刊上发表了她团队的研究成果。

科学家利用数千颗周期性脉冲恒星制作出这张地图。该地图是迄今为止银河系最精细的地图之一，而且进一步证明了此前关于银河系扭曲的研究。此外，Skowron及其同事们还顺带着发现了一些证据，证明我们附近发生了恒星形成大爆发。

她说：“我们亲眼可见，在我们自己的星系内部，恒星形成并非一个持续的过程，而是以爆发的形式发生。”

星系扭曲

银河系的宽度约12万光年，是一个螺旋星系，有四个大旋臂绕着银河中心，而我们的太阳系位于其中一个小旋臂上，距离银心2.6万光年。

银河系盘面上靠近中心的恒星和气体大多都分布比较薄而平。但是，大约从太阳距离银心的距离开始，银河系开始扭曲，一侧向上弯，另一侧向下弯。

在银河系边缘就有点“随意”了：银河系盘面发散开来，宽度从500光年至3000多光年不等；而扭曲程度更甚，某些恒星甚至分散在银道面上下5000光年的地方。

Skowron说：“我们认为，这种扭曲可能是由于银河系与周边的卫星星系交互形成的。”她指出，如今的银河系周围环绕着一众矮星系。“还有一些理论认为，扭曲是由于银河系内部的气体或暗物质交互作用产生的。”所谓暗物质，指的是占我们宇宙质量85%的不可见物质。

其实，发现扭曲的螺旋星系一点儿也不稀罕。迄今为止，天文学家已经在我们能看到其侧面的星系中，观测到了大量扭曲星系。比如，我们的邻居、巨大的螺旋星系仙女座，就是一个与银河系类似的扭曲的星系。但是，由于我们处在银河系内部，想要看清我们自己星系的宏观结构，却困难得多。

奇思妙想

Skowron及其同事们用了2431颗经典造父变星，以3D测绘了银河系。

造父变星的亮度有时候是太阳的几千倍，而且它会有节奏地变亮变暗，其变化周期与其固有亮度密切相关。通过监测这些“脉动”，天文学家可以弄清这些恒星应该有多亮，然后利用其固有亮度计算出其确切距离。这一计算关系是哈佛学院的天文学家 Henrietta Swann Leavit在1912年首次确定的。

多年来，Skowron及其团队一直在观测这些巨大而年轻的恒星周期性地律动，甚至还监测了银河系边缘地带的此类恒星。他们所使用的设备是OGLE，安装在智利的一架望远镜上面，另外还使用了其它几架望远镜。

“银河系的结构都被测绘了，而且还记录有准确的距离。”法国德贝桑松（Besancon）天文台的Annie Robinof 说道。他利用气体分布及在银河系盘面运动的信息制作出了类似的地图。

她说：“这一结果与气体地图显然是匹配的。”

恒星爆发

Skowron及其同事们还发现了几群造父变星最近才突然出现（从宇宙尺度而言）。该团队鉴别出三片不连续的恒星群，其年龄从2000万年至2.6亿年不等，而且都紧密分布在银河系的几个旋臂上。

与之相比，银河系里已知的最古老恒星已有100亿至130亿年之久。

新研究确认，银河系的边缘被掰弯了

图上彩色的点代表着银河系里最近爆发的恒星群，其中红色代表恒星年龄较大，蓝色代表恒星年龄较小。

图源：J. SKOWRON/OGLE/ASTRONOMICAL OBSERVATORY, UNIVERSITY OF WARSAW

在银河系这种如今每年产生的恒星屈指可数的星系里，究竟是什么导致了最能的这场恒星生成大爆发，目前尚不得而知。Robin指出，高密度区域的缓慢移动，会把气体和尘埃压入恒星际云团，引发恒星生成，而Skowron推测银河系与一个经过的矮星系之间的相互作用可能就是诱因。

Skowron说：“我们必须要知道，造父变星作为一个群体相对年轻。这意味着，我们只能利用造父变星只研究我们星系最近的历史，因此，银河系更早期的历史还有很多有待发现。”

（译者：mikegao）

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