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银河系旋臂有多长:可能环绕整个银河系


艺术家想象图:从遥远的北银极(Pole Galactic North)看银河系螺旋臂结构艺术家想象图:从遥远的北银极(Pole Galactic North)看银河系螺旋臂结构
星际空间中恒星形成的区域星际空间中恒星形成的区域
这张银河系的图片显示了盾牌-南十字臂可能的延伸情况这张银河系的图片显示了盾牌-南十字臂可能的延伸情况

  新浪科技讯 北京时间16日消息,据国外媒体报道,我们所处的太阳系本身就位于银河系之内,因此要想象银河系的整个全景就是一个很微妙的问题。事实上,直到1852年,天文学家斯蒂芬·亚历山大(Stephen Alexander)才第一次提出银河系可能是涡旋形的。从那时候开始,随着时间推移,越来越多的发现不断修正着我们对银河系的认识。

  几十年来,天文学家一直认为银河系具有4条旋臂。旋臂由无数的恒星和正在形成恒星的气体组成,以螺旋形向外延伸。2008年,从斯皮策太空望远镜获得数据显示,银河系似乎只有两条旋臂,而且核心的棒状结构比预期的更大。然而,根据一个中国天文团队的近期研究,银河系的一条旋臂可能比以往认为的延伸更长,几乎环绕整个银河系。

  这一旋臂名为盾牌-南十字臂(又称半人马臂),发源于银河系棒状结构的一端,经过太阳系和银河系中心之间,延伸到银河系的另一端。数十年来,天文学家一直认为这条旋臂到那里就终止了。

  然而,在2011年的时候,哈佛-史密森天体物理中心的天文学家托马斯·达姆(Thomas Dame)和帕特里克·撒迪厄斯(Patrick Thaddeus)发现,盾牌-南十字臂中本应该出现在银河系另一端的物质,也同时出现在了太阳系之外。根据南京紫金山天文台天文学家孙燕及其同事的研究,盾牌-南十字臂延伸的距离可能远大于此。他们采用了一种新的方法,对银河系中心之外46000到67000光年之间的气体云进行了分析。他们探测到了48种新的星际气体云,同时还有24种之前已被观测到的气体云。

  为了进行研究,孙燕及其同事采用了由“银河系图像画卷项目”(Milky Way Imaging Scroll Painting project)提供的射电望远镜数据。该项目对星际尘埃云进行扫描,寻找由一氧化碳气体释放出来的无线电波。一氧化碳气体在星际空间中十分丰富,仅次于氢气,但更容易被射电望远镜探测到。

  这些信息,加上“加拿大银道面巡天”(Canadian Galactic Plane Survey,主要寻找氢气)的数据,使孙燕等人推断出,这72种星际气体云排列在一条长度为30000光年的旋臂片段上。此外,他们还在论文中称:“这一新的旋臂像是托马斯·达姆和帕特里克·撒迪厄斯在前几年(2011)发现的那条遥远旋臂的延伸,也像是进入了外第二象限的盾牌-南十字臂。”

  这就意味着,这一旋臂不仅是银河系中最大的一条旋臂,而且是唯一能够以360度环绕银河系的旋臂。这样的发现是前所未有的,在其他涡旋星系中还没有观测到类似的情形。

  《科学美国人》(Scientific American)引用托马斯·达姆的话称:“这很罕见。我打赌你需要仔细观察数十张涡旋星系的图片,才能找出这样一个星系,说服你自己可以在那里找到一条环绕360度的旋臂。”

  当然,这项研究中还存在着一些问题。例如,在达姆和撒迪厄斯于2011年发现的旋臂片段与孙燕等人发现的旋臂片段开端之间,存在着明显的间隔——距离为40000光年。这意味着孙燕等人发现的星际气体云也可能不是盾牌-南十字臂的一部分,而是属于另一个旋臂的片段。

  如果这一猜测是真的,那就意味着银河系中可能存在着好几条“向外”的旋臂片段。另一方面,未来的研究将对上述间隔区域进行进一步的研究,揭示银河系旋臂结构的美丽与奥秘。(任天)

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