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    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
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    新研究确认,银河系的边缘被掰弯了 

    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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