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银河系是“盘子”?不,它可能是“薯片”

2019-02-07 08:40 来源:光明日报 齐芳

  在瑰丽的宇宙星系图片中,银河系往往被绘成“银盘”。但科研人员的最新研究发现,银河系很可能更像“薯片”——银河系恒星外盘具有惊人的翘曲结构。

  这一成果是由中国科学院国家天文台陈孝钿博士、邓李才研究员、刘超研究员等人联合澳大利亚麦考瑞大学理查德迪何锐思教授和北京大学王舒博士组成的国际合作团队首次发现的,发表在5日凌晨上线的国际科学期刊《自然·天文》上。

  科学家们发现,星系盘并非是一个很平的圆盘子,而是处于一个不稳定的状态——在外盘处,巨大的星系盘会逐渐向上或向下卷起,整体形成一个接近炸薯片一样的弯曲状态,天文学家称这种形状为“翘曲”。大量观测表明,大约三分之一的河外盘星系都或多或少的展现出翘曲形状。银河系是否也是如此呢?很早就有射电观测发现银河系的气体盘呈现出翘曲结构,但是关于恒星盘的形状一直缺少直接的证据。

  要知道银河恒星盘的形状,关键是要知道外盘的准确距离。人类常用的测距方法在宇宙中已不适用,天文学家们要用到被称为“量天尺”的一类天体——造父变星。论文的第一作者、国家天文台陈孝钿博士说:“造父变星是一类中等质量的年轻脉动变星,比太阳重3-20倍,亮约几万倍。由于它们的脉动周期和光度严格相关,因此可以精确测定距离,精度可达到3-5%。”

  陈孝钿等人去年发布的第一个红外全天变星星表包含了上千颗银河系造父变星,让准确测量银河系外盘距离成为可能——1339颗造父变星犹如明灯一样点亮了被烟雾笼罩的银河:从三维空间分布图中,他们发现距离银河系中心越远,这些造父变星就越偏离银盘面,整体呈S型;如果面向银心并让北银极朝上,那么左手边的银盘会朝上(北)卷起,右手边的则相反。不仅如此,他们还发现,从银心向外翘曲呈现复杂的进动现象。

  “出乎我们意料,造父变星的恒星盘结构和银河系气体盘的结构非常一致。而更重要的是,这个翘曲的S形状还存在逐渐扭转的螺旋样式。”论文的合作者、澳大利亚麦考瑞大学理查德迪何锐思教授说。

  对于翘曲现象的形成,科学家们提出了多种解释。国家天文台刘超研究员介绍,一种可能的解释是外盘受到某种转矩作用而形成,“转矩假说可以解释复杂的翘曲进动现象,我们的观测结果倾向外盘的形成是由巨大的内盘转矩主导的。”

  国家天文台恒星与恒星系统团队首席科学家邓李才研究员认为:“银河系恒星盘翘曲的发现首先更新了人们对银河系形状的认识,同时也对外盘起源提供了决定性的观测证据,为我们最终理解像银河系这样的巨大盘星系如何形成和演化提供关键线索。”(光明融媒记者齐芳)

(责任编辑:王璐瑶)

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