哈佛大學(xué)天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種由相互連接的“恒星苗圃”組成的整體波狀氣體結(jié)構(gòu)，這是我們有史以來在銀河系中看到的最大結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)被稱為“拉德克利夫波”，以紀(jì)念合作總部-拉德克利夫高級研究所，

這一發(fā)現(xiàn)將150年前關(guān)于銀河系附近恒星托兒所的愿景轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€不斷擴大的環(huán)，變成了一個波浪形的恒星形成絲，延伸到銀盤上下數(shù)萬億英里處。在發(fā)表在《自然》期刊上的這項研究中，得益于對歐洲航天局蓋亞(Gaia)宇宙飛船數(shù)據(jù)的新分析。

蓋亞宇宙飛船衛(wèi)星于2013年發(fā)射，任務(wù)是精確測量恒星的位置、距離和運動。研究小組將來自蓋亞的超精確數(shù)據(jù)與其他測量結(jié)果結(jié)合起來，構(gòu)建了一張詳細的銀河系星際物質(zhì)3-D地圖，并注意到離地球最近螺旋臂上出現(xiàn)了一種意想不到的模式。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個細長的結(jié)構(gòu)：長約9000光年，寬約400光年，呈波浪狀，在我們銀河系圓盤中面上下各500光年?！袄驴死虿ā卑ㄔS多以前被認為是“古爾德帶”一部分的恒星托兒所。

“古爾德帶”是一條恒星形成區(qū)域，圍繞太陽呈環(huán)狀排列。哈佛大學(xué)羅伯特·惠勒·威爾森應(yīng)用天文學(xué)教授、史密森學(xué)會副研究員、拉德克利夫高級研究院科學(xué)項目聯(lián)席主任艾麗莎·古德曼說：沒有天文學(xué)家想到我們住在一個巨大的波浪狀氣體集合體旁邊，或者它形成了銀河系的局部分支，當(dāng)我們第一次意識到“拉德克利夫波”有多長、多直時，完全被震驚了。這個“拉德克利夫波”的存，在正迫使天文學(xué)家重新思考對銀河系3-D結(jié)構(gòu)的理解。

維也納大學(xué)恒星天體物理學(xué)教授、拉德克利夫研究員若昂·阿爾維斯(Jo?o Alves)表示：古爾德和赫歇爾都觀察到明亮的恒星在天空投射出弧形，所以很長一段時間以來，人們一直在試圖弄清楚這些分子云是否真的在三維中形成了一個環(huán)。相反，我們觀察到的是已知銀河系中最大的相干氣體結(jié)構(gòu)，不是環(huán)狀，而是巨大、起伏的細絲組成。太陽在最近的點距離這個波只有500光年，它一直就在我們眼前，但直到現(xiàn)在才看到它。

這張新的銀河系3D地圖以一種新的視角，展示了銀河系鄰居，讓研究人員對銀河系有了一個修正的看法，并為其他重大發(fā)現(xiàn)打開了大門。目前不知道是什么原因造成了這個形狀，但它可能就像池塘里的漣漪，好像有非常巨大的東西落在了銀河系上。天文學(xué)家目前所知道的是：我們的太陽與這個結(jié)構(gòu)相互作用，1300萬年前，當(dāng)它穿過獵戶座時，它經(jīng)過了一個超新星節(jié)日，再過1300萬年，它將再次穿過這個結(jié)構(gòu)，這有點像我們在‘沖浪’。

局部對銀河系的看法

在我們所處“塵土飛揚的”銀河系附近，解開銀河系結(jié)構(gòu)是天文學(xué)長期面臨的挑戰(zhàn)。在早期研究中，哈佛大學(xué)天文學(xué)和物理學(xué)教授道格拉斯·芬克貝納(Douglas Finkbeiner)的研究小組，開創(chuàng)了先進的統(tǒng)計技術(shù)，通過對恒星顏色大量調(diào)查來繪制塵埃的三維分布圖。哈佛大學(xué)研究生凱瑟琳·扎克(Catherine Zucker)和約書亞·斯皮格爾(Joshua Speagle)現(xiàn)在利用蓋亞衛(wèi)星的新數(shù)據(jù)增強了這些技術(shù)。

極大地提高了天文學(xué)家測量恒星形成區(qū)域距離的能力，其研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。NSF研究生，也是哈佛大學(xué)文理研究生院的博士生Zucker：我們懷疑銀河系可能有更大的結(jié)構(gòu)，只是無法將其放入背景中。因此，為了制作一張準(zhǔn)確的太陽鄰域地圖，將來自蓋亞等太空望遠鏡的觀測與天體統(tǒng)計、數(shù)據(jù)可視化和數(shù)值模擬相結(jié)合。Zucker在編制到局部恒星托兒所有史以來最大的準(zhǔn)確距離目錄中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，這是研究中使用3D地圖的基礎(chǔ)。

Zucker還給自己設(shè)定了一個目標(biāo)，那就是畫一幅銀河系的新畫卷，無論是近的還是遠的?，F(xiàn)在，終于可以用新的視角來真正地看到銀河系。研究恒星誕生會因為不完美的數(shù)據(jù)而變得復(fù)雜，我們有可能弄錯細節(jié)，因為如果你對距離感到困惑，就會對大小感到困惑。宇宙中的所有恒星，包括我們的太陽，都是由氣體和塵埃組成的動態(tài)塌縮云。但是確定這些云的質(zhì)量、大小一直很困難，因為這些特性取決于云的距離有多遠。

海量的數(shù)據(jù)

一百多年來，科學(xué)家們一直在研究恒星之間致密的氣體和塵埃云，以越來越高的分辨率放大這些區(qū)域。在蓋亞衛(wèi)星之前，沒有足夠的數(shù)據(jù)集來揭示大尺度上的星系結(jié)構(gòu)。自2013年發(fā)射以來，蓋亞衛(wèi)星空間天文臺已經(jīng)能夠測量到銀河系中10億顆恒星的距離。來自蓋亞的大量數(shù)據(jù)，為創(chuàng)新的新統(tǒng)計方法提供了完美試驗臺，這些方法揭示了局部恒星托兒所的形狀及其與銀河系結(jié)構(gòu)的聯(lián)系。最終使人們能夠看到、探索和定量的描“拉德克利夫波”。

博科園｜研究/來自：哈佛大學(xué)

參考期刊《自然》《天體物理學(xué)》

DOI: 10.1038/s41586-019-1874-z

DOI:?10.3847/1538-4357/ab2388

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