国家天文台科研人员首次展示银河系恒星盘_风闻

原创：牧夫天文

翻译：陆寅枫

校译：陈艳玲 田程偲 汪荣鑫 

编排：胡暖暖

原文链接：

1.https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/milky-way-warp-more-ways-than-one/

2.http://www.bao.ac.cn/xwzx/ttnews/201901/t20190131_5238151.html

近期，来自中国科学院国家天文台的天文学家们定位了银盘中大量的明亮恒星，并发现银河系并不是一个扁平的“盘”，而是呈略扭曲的形状，而产生这种形状的成因众多。

目前被广泛认可的银河系形状。左图为俯视图，右图则是侧视图。

一说到银河系，你会自然想象出一个怎样的图像呢？或许你想象的和上图（左）差不多。不过，正所谓“横看成岭侧成峰”，从侧面看这些盘状星系的话又完全是另一番景象。首先，它们的厚度与它们的宽度相比实在是太小了，比例就如一张圆形的薄饼一样（上图左）。现在，请想象你将这张薄饼甩向空中，你看到的将不再是一张扁平的薄饼，而是略带扭曲——盘状星系中有很大一部分便呈这种形状，而我们的银河系可能便是其中一员。

著名的草帽星系（M104），其形状扁平而独特，是不少天文台、天文爱好者必定拍摄的目标。Credit：Wikipedia

1957年，无线电波段的观测首次揭露出银河系中氢气——恒星形成的主要原材料——分布的扭曲。从那时起，天文学家在其他数据中也隐约看到了这个扭曲的体现，包括银河系中的脉冲信号、我们邻近的恒星、甚至是到处漂浮着的宇宙尘埃。

最近，中国科学院的陈孝钿和他的研究团队精准地定位了三分之二的银盘中分布的亮星，并借此将银盘的扭曲以精妙的细节绘制了出来。研究结果发表在期刊《自然·天文》中。

螺旋星系ESO

510-13有着非常明显的扭曲。我们银河系的扭曲要比这个微妙一些。当然，我们难以弄清银河系真正面貌的原因正如苏轼所说：“不识庐山真面目，只缘身在此山中。”Credit: Hubble Heritage Team (STScl/AURA)/C. Conselice(U. Wisconsin/STScl) et al./NASA

扭曲的银盘

三年前，陈孝钿开始了寻找造父变星的工作。造父变星是一种巨星，它们的质量可达太阳的二十倍，亮度可达太阳的十万倍。当他们接近其寿命的终点时，他们会变得不再稳定，亮度开始规律地脉动，脉动的周期与其光度有着很强的直接关联性。这使得它们对天文学家来说相当重要，因为通过它们便能可靠地测量距离。也正因为这个原因，天文学家一直在尝试搜寻更多的造父变星。

因为造父变星巨大而燃烧速率又快，所以它们通常能在最近有恒星形成的地方被发现。陈孝钿最开始也希望能通过它们来绘制银河旋臂的构造。但是当他标出数千颗造父变星的位置后，他意识到他看到的并不是旋臂，而是银盘的扭曲。

宇宙中所有星系中的至少一半是存在一定程度的扭曲的，但是导致扭曲的原因尚不明确。与卫星星系的引力作用是导致扭曲的一大可能因素：例如麦哲伦云，它们与银河系足够接近并能扭曲我们的银盘。许久以前其他矮星系与银河系的融合也是另一可能因素——现在在银盘附近“居无定所”，时进时出的恒星便是来自当年与银河系融合的矮星系。除此之外还存在着其他多种解释理论：星系间的磁场作用、由大量恒星诞生和死亡产生的“星际风”、银盘与周围笼罩的银晕间的错位等。

换句话说，我们现在缺的并不是解释该现象的理论，而是数据。

绘制银河系的地图

陈孝钿从广域红外线巡天探测卫星(Widefield Infrared Survey Explorer, WISE)和其他一些可见光巡天的数据目录中挑选出了1339颗造父变星。尽管许多造父变星在可见光波段就能轻易被找到，红外线让天文学家能够“透视”尘埃弥漫的恒星形成区域。

一张只标注了造父变星的银河地图。其中，蓝色点为在可见光波段探测到的造父变星，红色点则是在红外线波段探测到的。图中有一个黑色的三角形，标注了太阳的位置。贯穿地图的黑色实线则为轨道交点线，通过其可以更好地数学地描述扭曲的形状。Credit: X. Chen et al., Nature Astronomy, 2019 Feb 4

通过这些造父变星，陈孝钿绘制了一个半径为65000光年的扭曲的银盘（作为比较，太阳距银心26000光年）。它的形状看上去就像是一个搞砸了的轮抛陶器：一边被向上拉扯，而另一边则对称地向下垂着。因为这些造父变星的距离相当明确，所以陈孝钿和他的团队可以使用数学模型精准地绘制出这个形状。

通过分析这个模型，研究人员认为银河系的形状在多力拉扯下保持着平衡。在半径50000光年（也就是说银河系的主体部分）之内，较内侧的银盘拉扯着较外侧的银盘，并致使其变形向内弯曲。而在50000光年之外，其他因素影响着银盘的形状，“最有可能的便是周围的矮星系，或是银盘与银晕间错位的角动量”，陈孝钿说。

现在的银河系地图主要展现了太阳系这半边的星系，但是红外线巡天将会继续搜寻另一半边的造父变星。届时，天文学家将能够绘制出完整的银盘形状，并通过其更好地理解银河系的结构和它的历史。

转动视角下的银河地图

『天文时刻』 牧夫出品

微信号：astronomycn

探测器们迄今造访过的小行星

原图链接：

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/Hera/ESA_plans_mission_to_smallest_asteroid_ever_visited