紫金山天文台团队为银河系的“手臂”画了张“高清图”
扬子晚报2021-10-13 15:26
晴朗无月的夜晚，当我们仰望星空，一定会被一条明暗相间的彩色光带所吸引。它广袤且深邃，绚丽又神秘，这就是太阳系的家园——银河系。假如给银河系画一幅“肖像”，它就是一个巨大的漩涡，由中心的棒和4条旋臂构成。
经过近二十年的不断努力，中国科学院紫金山天文台在银河系旋臂结构领域的研究已跻身国际先进水平。近期《美国科学院院报》(PNAS)刊文介绍了中科院紫金山天文台的一项突破性进展：团队绘制了迄今最精确、最细致的银河系旋臂结构图。“对银河系结构的精确绘制，能帮助人类更好地认识自己的家园。”紫金山天文台副研究员李晶晶告诉记者，该项成果对星系动力学、暗物质分布、以及宇宙学等领域的研究也有很深远的影响。
最新银河系旋臂高清图 来源 紫金山天文台
绘制了迄今最精确、最细致的银河系旋臂结构图
人类了解了地球和太阳系以后，一直想探知银河系的模样，却收获甚微。我们的太阳系位于银河系内的一条旋臂上，因此从地球上很难看清楚银河系的旋臂结构，正所谓“不识庐山真面目，只缘身在此山中”。近二十年来，高精度天体测量技术的发展打开了深入探索银河系结构的一扇新的大门。
银河系如一个巨大漩涡 来源 视觉中国
中国科学院紫金山天文台徐烨研究员领导的研究团队一直致力于相关研究工作，与国际同行合作基于脉泽高精度天体测量研究银河系旋臂结构的系列研究工作，曾被国际权威专家评价为该领域的“新纪元”和“里程碑”，被《科学》杂志评价为“以前所未有的细节描绘了太阳附近的旋臂结构”。
记者了解到，近年来，紫金山天文台研究团队及时跟进分析了盖亚卫星大质量恒星的高精度视差和自行数据，并综合前期脉泽视差高精度测量研究结果，系统研究了这两类旋臂示踪天体在银盘上的分布，绘制了迄今最精确、最细致的银河系旋臂结构图。
李晶晶告诉记者，团队首次将部分旋臂从北天延伸至南天，更细节地描绘了旋臂间的次级结构。本地臂延伸长度至少为25000光年，更类似于主旋臂的特征。同时，还发现银河系旋臂的不均匀性以及大质量恒星与其它天体的运动差异，从而更好地限定了银河系的基本参数。
本地臂不是“小毛刺”，而是银河系的一条新旋臂
上世纪五十年代初，科学家发现了银河系中太阳附近的旋臂结构。猎户臂（也称猎户刺）的内边缘栖息着地球及它所在的太阳系，因此又被称为本地臂，其内外两侧分别是人马臂和英仙臂。
一直以来，人们认为本地臂上只有零星物质存在——甚至完全可以忽略，这就让地球只能潜伏在人马臂和英仙臂之间的黑暗区域里，凝视两侧巨大旋臂上不断诞生的新生恒星。
紫金山天文台科研团队首次发现本地臂也是银河系的一条旋臂，并且发现了一条连接本地臂和人马臂的刺结构，彻底排除了天文界长期以来认为本地臂只是由零星物质组成的微弱的刺结构的观点，对经典密度波理论提出了巨大挑战，被Science评价为“以前所未有的细节描绘了离太阳最近的银河系旋臂结构”。
“这次PNAS文章所强调的主题就是‘银河系本地臂的崛起’。”李晶晶介绍说，我们地球所在的本地臂不再是以前人们所认为的只是一个银河系的“小毛刺”，而是银河系的一条新旋臂，在这条旋臂上有大量物质存在，尤其是许多大质量恒星的存在。”李晶晶说，本地臂的发现大大提高了我们太阳系所在旋臂在银河系中的地位，对经典的旋臂形成理论也提出了挑战。“这也使我们认识到，银河系的结构远远比我们想象的要复杂得多。”
记者了解到，在国际上，紫金山天文台科研团队率先提出并证实银河系不是单纯由宏伟的、规则的螺旋形主旋臂组成，而是在主旋臂间充满着次结构的非常复杂的旋涡星系的观点，刷新了人们对银河系旋臂结构的传统认知。
《美国科学院院报》在Front Matter/Inner Workings栏目刊发文，介绍了该团队及其国际合作团队“发现本地臂”“精确描绘银河系旋臂新图景”以及“首次提出银河系复杂结构的新观点”等多项研究成果，并突出介绍了该团队的最新银河系旋臂结构图。文中介绍最新成果的4篇文献中有3篇是紫金山天文台研究团队成员为第一作者或主要成员的工作。
《美国科学院院报》与《自然》(Nature)和《科学》(Science)齐名，其Front Matter/Inner Workings栏目探究先进研究方法和实施途径。
扬子晚报/紫牛新闻记者 于丹丹
校对 盛媛媛
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