1. 首頁 > 生活百科 >

銀河系 從太陽出發，一路看盡反銀心方向的“結構花”

銀河系 從太陽出發，一路看盡反銀心方向的“結構花”
文章插圖

橫跨天際的這條璀璨星河，令古往今來無數文人墨客魂牽夢繞，更讓一代代天文人心馳神往。
銀河系如同浩瀚宇宙中的一處島嶼，而我們就居住在這個“宇宙島”之上，天文學家一直在努力探索銀河這座恒星之島究竟有多長多寬，是怎樣的波瀾壯闊，是如何的豐富多彩。而行走在這座宇宙島之上的萬千星辰演繹著怎樣的車水馬龍？又訴說著怎樣的傳奇故事？
銀河系 從太陽出發，一路看盡反銀心方向的“結構花”
文章插圖

圖2. 銀河系示意圖（圖源：維基百科）
隨著觀測技術的進步，尤其重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST），它發布的千萬光譜成為天文學家構建“數字銀河系”的基石。恰逢歐洲航天局發射的蓋亞衛星(Gaia)發布了十億多顆恒星的精確距離、亮度和自行。因此LAMOST與Gaia的強強聯手為天文學家研究銀河系結構、形成與演化問題提供了有史以來最全面、最詳細的數據資源。近年來，科研人員把握機遇，在銀河系的研究上不斷取得突破性進展。
近期，西華師范大學物理與空間科學學院李靜副研究員與國家天文臺薛香香研究員等人在銀河系結構方面的研究又有新突破。團隊利用LAMOST和Gaia數據，對位于反銀心方向的麒麟座星環、三角座-仙女座星流和A13等子結構的起源開展研究，發現它們并不是來自銀河系吸積的矮星系，而是銀河系外盤的一部分。該成果已在國際知名天文期刊《天體物理學報》（2021,ApJ,910,1）上發表。
論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abd9bf
該研究結束了天文界長期以來關于反銀心子結構起源的爭議。研究還發現反銀心的子結構可延伸到距離銀河系中心近10萬光年處，是經典銀盤尺度的2倍。這也佐證了2018年中西國際團隊利用LAMOST數據發現銀河系尺寸比傳統認知大一倍的結論。
目前我們認識的銀河系包括核球、銀盤和銀暈。銀盤是銀河系恒星形成的主要區域。天文學家把銀河系中心稱為銀心。人類生活在太陽系中，我們凝視銀河的視角自然也是以太陽為基準點。在天文學家眼里，從太陽出發，朝向銀河系中心的區域為銀心方向，背離銀心的區域稱為反銀心方向。
LAMOST銀河系反銀心方向巡天是LAMOST銀河系巡天的重要組成部分，因此天文學家利用LAMOST反銀心方向的大數據優勢，開展了一系列反銀心方向的科學研究。
天文學家對于反銀心方向上子結構的研究如同一場星空旅行，收拾“數據行囊”從太陽出發，沿著反銀心的方向輻射狀撒網，一路尋找萬千星辰綻放的“結構花”。見微知著，推陳出新。天文學家為描繪出完整的銀河畫卷努力添墨加彩。
沿途的“結構花”
關于銀河系反銀心結構的研究最早可以追溯到2002年。美國倫斯勒理工學院（Rensselaer Polytechnic Institute）的海蒂·紐伯格（Heidi Newberg）教授及其合作者發現，在銀盤的外側有一簇高度密集的恒星，呈現出恒星團塊的模樣，天文學家稱這樣的恒星聚集團塊為恒星“子結構”，而這個子結構就是我們所熟知的麒麟座星環（也稱麒麟環，Monoceros Ring）。
從我們所處的位置背對銀河系中心沿著銀盤向外望去，麒麟座星環距離我們大約3萬光年，意味著它距離銀河系中心約有6萬光年（太陽距離銀河系中心約3萬光年）。當時，天文學家猜測這一團與眾不同的恒星結構或許是矮星系被銀河系潮汐力瓦解留下的印記，后來一些研究認為，麒麟座星環可能是銀盤翹曲或者邊緣增厚的一部分。之后10余年間，天文學家一直為揭開這些子結構的真正起源而不斷搜尋證據。
隨著研究的深入，反銀心方向更多的子結構陸續被發現，劍橋大學桑吉卜·莎瑪通過2微米全天巡天計劃（2MASS）數據，在更遠的反銀心區域發現了“A13”結構，該結構距離銀心7.1萬光年，距離銀河系中心大約8萬光年。天文學家還發現了與麒麟座星環類似的另一個子結構，也就是著名的三角座－仙女座星流（Triangulum Andromeda Stream）。這兩個子結構的距離都遠遠超出了傳統上認為的銀河系盤只有5萬光年半徑的邊界。
這些“結構花”的發現不斷刷新人們對銀盤大小和結構特點的認知。早期發現的這些結構主要基于測光數據，當時反銀心區域恒星光譜數據非常缺乏，而且銀盤上消光嚴重，因此，早期天文學家對反銀心結構并沒有具體的分類。
直到2012年，李靜等人利用美國斯隆數字巡天計劃（SDSS）第八次數據釋放發布的光譜，描繪了反銀心子結構的特征，根據運動學性質的不同將反銀心結構分為了反銀心星流，東部帶狀結構，以及真正的低銀緯麒麟座星環。

推薦閱讀