這是美國(guó)加州福尼亞一個(gè)高山湖泊上空的銀河拱橋。從我們?cè)阢y河系旋臂這個(gè)位置來(lái)看，銀河系圓盤稠密的內(nèi)部區(qū)域是一條單獨(dú)的恒星帶，但是，我們很難想象銀河系更大尺度的形狀。
圖源：BABAK TAFRESHI, NAT GEO IMAGE COLLECTION
根據(jù)對(duì)我們星系最新一次3D測(cè)繪，我們的銀河系并非如飛盤那般平坦，而是一個(gè)扭曲的形狀。如果從側(cè)面看去，銀河系旋臂環(huán)繞著突起的銀心，就像是把一張唱片扭成S形，或者像是一顆從漏勺中滑下來(lái)的水煮荷包蛋。
“銀河系的扭曲非常明顯。如果我們能從側(cè)面觀察銀河系，就能看得很清楚。”波蘭華沙大學(xué)的Dorota Skowron說(shuō)道。近日，《科學(xué)》期刊上發(fā)表了她團(tuán)隊(duì)的研究成果。
科學(xué)家利用數(shù)千顆周期性脈沖恒星制作出這張地圖。該地圖是迄今為止銀河系最精細(xì)的地圖之一，而且進(jìn)一步證明了此前關(guān)于銀河系扭曲的研究。此外，Skowron及其同事們還順帶著發(fā)現(xiàn)了一些證據(jù)，證明我們附近發(fā)生了恒星形成大爆發(fā)。
她說(shuō)：“我們親眼可見(jiàn)，在我們自己的星系內(nèi)部，恒星形成并非一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，而是以爆發(fā)的形式發(fā)生?！?/p>
星系扭曲
銀河系的寬度約12萬(wàn)光年，是一個(gè)螺旋星系，有四個(gè)大旋臂繞著銀河中心，而我們的太陽(yáng)系位于其中一個(gè)小旋臂上，距離銀心2.6萬(wàn)光年。
銀河系盤面上靠近中心的恒星和氣體大多都分布比較薄而平。但是，大約從太陽(yáng)距離銀心的距離開始，銀河系開始扭曲，一側(cè)向上彎，另一側(cè)向下彎。
在銀河系邊緣就有點(diǎn)“隨意”了：銀河系盤面發(fā)散開來(lái)，寬度從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銀道面上下5000光年的地方。
Skowron說(shuō)：“我們認(rèn)為，這種扭曲可能是由于銀河系與周邊的衛(wèi)星星系交互形成的?！彼赋?，如今的銀河系周圍環(huán)繞著一眾矮星系?！斑€有一些理論認(rèn)為，扭曲是由于銀河系內(nèi)部的氣體或暗物質(zhì)交互作用產(chǎn)生的?！彼^暗物質(zhì)，指的是占我們宇宙質(zhì)量85%的不可見(jiàn)物質(zhì)。
其實(shí)，發(fā)現(xiàn)扭曲的螺旋星系一點(diǎn)兒也不稀罕。迄今為止，天文學(xué)家已經(jīng)在我們能看到其側(cè)面的星系中，觀測(cè)到了大量扭曲星系。比如，我們的鄰居、巨大的螺旋星系仙女座，就是一個(gè)與銀河系類似的扭曲的星系。但是，由于我們處在銀河系內(nèi)部，想要看清我們自己星系的宏觀結(jié)構(gòu)，卻困難得多。
奇思妙想
Skowron及其同事們用了2431顆經(jīng)典造父變星，以3D測(cè)繪了銀河系。
造父變星的亮度有時(shí)候是太陽(yáng)的幾千倍，而且它會(huì)有節(jié)奏地變亮變暗，其變化周期與其固有亮度密切相關(guān)。通過(guò)監(jiān)測(cè)這些“脈動(dòng)”，天文學(xué)家可以弄清這些恒星應(yīng)該有多亮，然后利用其固有亮度計(jì)算出其確切距離。這一計(jì)算關(guān)系是哈佛學(xué)院的天文學(xué)家 Henrietta Swann Leavit在1912年首次確定的。
多年來(lái)，Skowron及其團(tuán)隊(duì)一直在觀測(cè)這些巨大而年輕的恒星周期性地律動(dòng)，甚至還監(jiān)測(cè)了銀河系邊緣地帶的此類恒星。他們所使用的設(shè)備是OGLE，安裝在智利的一架望遠(yuǎn)鏡上面，另外還使用了其它幾架望遠(yuǎn)鏡。
“銀河系的結(jié)構(gòu)都被測(cè)繪了，而且還記錄有準(zhǔn)確的距離。”法國(guó)德貝桑松（Besancon）天文臺(tái)的Annie Robinof 說(shuō)道。他利用氣體分布及在銀河系盤面運(yùn)動(dòng)的信息制作出了類似的地圖。
她說(shuō)：“這一結(jié)果與氣體地圖顯然是匹配的?！?/p>
恒星爆發(fā)
Skowron及其同事們還發(fā)現(xiàn)了幾群造父變星最近才突然出現(xiàn)（從宇宙尺度而言）。該團(tuán)隊(duì)鑒別出三片不連續(xù)的恒星群，其年齡從2000萬(wàn)年至2.6億年不等，而且都緊密分布在銀河系的幾個(gè)旋臂上。
與之相比，銀河系里已知的最古老恒星已有100億至130億年之久。
圖上彩色的點(diǎn)代表著銀河系里最近爆發(fā)的恒星群，其中紅色代表恒星年齡較大，藍(lán)色代表恒星年齡較小。
圖源：J. SKOWRON/OGLE/ASTRONOMICAL OBSERVATORY, UNIVERSITY OF WARSAW
在銀河系這種如今每年產(chǎn)生的恒星屈指可數(shù)的星系里，究竟是什么導(dǎo)致了最能的這場(chǎng)恒星生成大爆發(fā)，目前尚不得而知。Robin指出，高密度區(qū)域的緩慢移動(dòng)，會(huì)把氣體和塵埃壓入恒星際云團(tuán)，引發(fā)恒星生成，而Skowron推測(cè)銀河系與一個(gè)經(jīng)過(guò)的矮星系之間的相互作用可能就是誘因。
Skowron說(shuō)：“我們必須要知道，造父變星作為一個(gè)群體相對(duì)年輕。這意味著，我們只能利用造父變星只研究我們星系最近的歷史，因此，銀河系更早期的歷史還有很多有待發(fā)現(xiàn)。”
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