最新3D测绘显示银河系边缘竟像“水波蛋”

    来源: 神秘的地球

      最新3D测绘显示银河系边缘竟像“水波蛋”

      最新3D测绘显示银河系边缘竟像“水波蛋”

      据美国国家地理(撰文:NADIA DRAKE 编译:邱彦纶):如果我们能从外头观察银河系,我们的家园星系看起来并不是扁平的盘状构造,反而比较像是个从漏勺滑下的水波蛋。

      对我们家园星系最新的3D测绘显示,我们的银河系并不像个飞盘那样平坦,而是呈现扭曲的形状。 如果从侧面看去,旋臂环绕着银河系突起的核心,就像是把一张唱片弯曲成S形,或者像是颗从漏勺轻轻滑下的水波蛋。

      「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(University of Warsaw)的多洛塔. 斯科沃伦(Dorota Skowron)说道。 她的团队在8月1日出版的《科学》(Science)期刊上发表了最新的研究成果。

      星系扭曲

      银河系是个宽约12万光年的螺旋星系,有四条大旋臂环绕着银河中心,而我们的太阳系位在其中一个小旋臂上,距离银河系中心约2万6000光年远。

      在银河系的盘面上,靠近中心的恒星和气体分布大多较薄而扁平。 但是,大约从太阳到银心的距离开始,银河系就开始扭曲,呈现一侧向上弯,而另一侧向下弯的样子。

      至于银河系的边缘,就更随意了:银河系的盘面向外发散,宽度从500光年延展至超过3000光年。 而扭曲则更为明显,有些恒星甚至分散在银河盘面上下5000光年远的地方。

      斯科沃伦说:「我们认为,这样的扭曲可能是由于银河系与周围的卫星星系产生交互作用所导致。 」她指出,现在的银河系周围环绕着一大群矮星系(dwarf galaxy)。 「还有些理论认为,扭曲是由于和星系际气体或暗物质(dark matter)交互作用所形成。 」她表示这些看不见的物质,占了宇宙物质总量的85%。

      其实,发现扭曲的螺旋星系一点也不稀奇。 迄今为止,天文学家已经在以侧面朝向地球的星系中,观测到了大量星系扭曲的情形。 像是我们的近邻──巨大的螺旋星系仙女座星系(Andromeda Galaxy),也和银河系一样是扭曲的星系。 但由于我们身处银河系内部,想要看清我们自己星系的大尺度结构,却更加困难。

      聪明妙点子

      斯科沃伦及她的团队利用了2431颗经典「造父变星」(Cepheid variable stars),来测绘银河系。

      造父变星的亮度有时候是太阳的好几千倍,它会周期性地变亮又变暗,且亮度变化的周期与其本身亮度密切相关。 天文学家藉由监测这些脉动,可以知道这些恒星应该有多亮,就能利用恒星的本身亮度计算出确切的距离。 这样的计算关系,是由哈佛学院(Harvard College)的天文学家亨丽埃塔. 史旺. 勒维特(Henrietta Swann Leavitt)于1912年首次确认。

      多年来,斯科沃伦和她的团队一直在观测这些年轻巨大恒星的周期性脉动,甚至还监测了位在银河系边缘的这类恒星。 他们所使用的设备是安装在智利一座望远镜上头的光学重力透镜(OGLE)仪器,此外也使用了其它几架望远镜。 当他们画出了这2431颗恒星的精确距离之后,竟发现所呈现出的银河系3D星图是扭曲的。

      「他们利用准确的距离,精确地测绘出银河系的结构,」法国贝桑松天文台(Besanon Astronomical Observatory)天文台的安妮. 罗宾(Annie Robin) 说道,她先前利用气体在银河系盘面的分布和运动情形制作了类似的星图。

      她表示,「他们的结果和我们用气体所画出的星图显然一致。 」

      恒星爆发

      斯科沃伦和她的伙伴还发现,有几群造父变星是在最近──以宇宙尺度而言──才突然出现。 研究团队找到分属三个不同区域的恒星群,年龄从2000万年至2亿6000万年不等,而且都分布在数条银河系旋臂上的狭小范围内。

      和这些恒星比起来,银河系里已知最古老的恒星年龄可是有100亿至130亿年这么久。

      在像银河系这样的星系中,目前每年新生成的恒星数量寥寥可数,我们仍不太清楚究竟是什么导致了最近的这场恒星形成爆发。 罗宾指出,高密度区域的缓慢移动,会压缩星际云内的气体和尘埃,引发恒星形成。 而斯科沃伦则推测,可能是最近银河系与经过附近的矮星系产生交互作用,才导致大量恒星生成。

      「我们必须记得,造父变星这种恒星相对来说较为年轻,」斯科沃伦表示,「这表示我们只能利用造父变星来研究我们星系较近期的历史...... 因此,银河系较早期的历史还有许多奥秘等着我们去发现。 」

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