我們的銀河中可能存在“化石旋臂”

古老的旋臂：黃色橢圓形內(nèi)有三個(gè)大黑點(diǎn)，紫色及黃色的橫紋穿過(guò)顏色更暗的隆起的中心。

（圖解：根據(jù)歐洲航天局（ESA）蓋亞天文衛(wèi)星（GAIA）觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制的銀河系動(dòng)態(tài)全天空地圖。黑色與紫色代表活動(dòng)顯著的部分。黃色則代表活動(dòng)水平相對(duì)較低的部分。一些巨大的纖維狀狀碟形結(jié)構(gòu)（可能是化石旋臂）環(huán)繞著銀河中心盤(pán)。天文學(xué)家認(rèn)為這些結(jié)構(gòu)可能是銀河系古老旋臂的殘余。圖中左側(cè)比較低的位置呈現(xiàn)了大小麥哲倫云（Magellanic Clouds）及它們之間的星橋，位于右側(cè)的是人馬座矮橢球星系（Sgr dSph），它正處于消亡晚期。 圖源：英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)/拉波特（Laporte）等）

可能存在“化石旋臂”

歐空局天文臺(tái)繞日地系統(tǒng)的拉格朗日2點(diǎn)（即L2）旋轉(zhuǎn)。L2到地球的距離大約為地月距離的四倍，被歐空局稱(chēng)為“先進(jìn)太空探測(cè)器的優(yōu)越位置”。的確，更多伙伴即將加入蓋亞。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的繼任者——詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)將于圣誕節(jié)發(fā)射前往L2。蓋亞自從2013年發(fā)射以來(lái)，一直致力于繪制首張銀河系3D綜合地圖。至今，蓋亞已經(jīng)繪制并測(cè)量了超過(guò)十億星體的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)它還做出了關(guān)于銀河系的諸多引人入勝的發(fā)現(xiàn)。2021年12月13日，天文學(xué)家發(fā)布了蓋亞對(duì)于銀河系的最新洞見(jiàn)。利用蓋亞觀測(cè)數(shù)據(jù)，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了銀河系存在“化石旋臂”的久遠(yuǎn)證據(jù)。

（圖解：藝術(shù)家創(chuàng)造的從銀河系邊緣看銀河系視角圖。與我們從地球上觀測(cè)的不同，銀河系中央的恒星形成花生形狀的光球，旋臂及塵埃云則在周?chē)纬烧瓗А?圖源： ESO/NASA/JPL-Caltech/M. Kornmesser/R. Hurt）

目前我們了解到，我們的銀河系和宇宙中許多其他星系一樣，是一個(gè)漩渦星系。來(lái)自巴塞羅那大學(xué)宇宙科學(xué)研究所（ICCUB）的第一作者謝爾文·拉波特（Chervin Laporte）及許多科學(xué)家初步繪制了銀河系銀盤(pán)外部的新地圖，其中一些新近發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造指向了“化石旋臂”存在的證據(jù)。

（圖解：ESO 3.6 米望遠(yuǎn)鏡上方的銀河中心及球面成分，也稱(chēng)凸起。 圖源： earthsky）

同行評(píng)審期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)：快報(bào)》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters）于2021年10月18日刊登了這些發(fā)現(xiàn)。

科學(xué)家在銀盤(pán)邊緣發(fā)現(xiàn)了早先已知的構(gòu)造，以及許多不為人知的旋轉(zhuǎn)纖維狀結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)模擬顯示這些纖維狀結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生于銀河系與衛(wèi)星星系的碰撞，成型于銀盤(pán)外緣。但天文學(xué)家從未預(yù)料能在蓋亞星圖上發(fā)現(xiàn)如此之多的纖維結(jié)構(gòu)。這些構(gòu)造的成因仍是一個(gè)謎。

（圖解：藝術(shù)家創(chuàng)造的銀河系概念圖。左側(cè)明亮區(qū)域?yàn)榈厍蛑車(chē)鷧^(qū)域，半徑達(dá)3000光年。 圖源： Kareem El-Badry/UC Berkeley 和Jackie Faherity/AMNH）

銀盤(pán)中的神秘構(gòu)造

科學(xué)家相信，是銀河系與衛(wèi)星星系的相互作用于漫長(zhǎng)歲月中在銀盤(pán)上產(chǎn)生了這些纖維狀結(jié)構(gòu)，它們很可能是許久以前旋臂的殘余物?，F(xiàn)在已知環(huán)繞于銀河星周?chē)男⌒托l(wèi)星星系有50個(gè)，而大小麥哲倫星云是最著名的銀河系衛(wèi)星星系。此外，科學(xué)家一般認(rèn)為，銀河系過(guò)去已融合或“吞噬”了許多別的衛(wèi)星星系。

（圖解：銀河系周?chē)h(huán)繞著五十個(gè)矮星系，其中大部分需要通過(guò)天文望遠(yuǎn)鏡才能觀測(cè)到。人們以它們所在的星座為其命名，例如小熊座（UMi），天龍座（Draco），玉夫座（Sculptor），獅子座（Leo）等。大麥哲倫星云（LMC）和小麥哲倫星云（SMC）是最顯著的兩個(gè)矮星系，肉眼即可觀測(cè)。過(guò)去這些星系被認(rèn)為是衛(wèi)星星系，繞銀河系軌道運(yùn)行了數(shù)十億年。然而今天歐空局蓋亞天文衛(wèi)星的最新數(shù)據(jù)顯示，這其中的大部分矮星系即將首次穿過(guò)銀河系。天文學(xué)家不得不重新審視銀河系的歷史及其成因，包括那些矮星系的性質(zhì)與成分。圖源：ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO ）

在本篇首張圖片中可以看到，人馬座矮橢球星系正在與銀河系進(jìn)行一場(chǎng)注定失敗的拔河比賽。此前銀河系在一場(chǎng)相似的戰(zhàn)斗中打敗了另一位輕量級(jí)對(duì)手——蓋亞香腸星系（Gaia Sausage Galaxy）。這個(gè)星系現(xiàn)在還待在我們星系的外緣。

同一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)在早先的一項(xiàng)研究中說(shuō)，銀河系中心反方向的纖維狀構(gòu)造包含壽命長(zhǎng)于80億年的星體。如果他們的研究結(jié)論屬實(shí)，那些星星就太老了，不可能是銀河星系與人馬座矮橢球星系碰撞的產(chǎn)物。反之，它們更可能是銀河系與蓋亞香腸星系作用的殘余物。

（圖解：藝術(shù)家創(chuàng)作的銀河系結(jié)構(gòu)圖。圖中詳細(xì)標(biāo)注了旋臂名稱(chēng)，位置等。 圖源： ESO/NASA/JPL-Caltech/M. Kornmesser/R. Hurt）

三幅圖像展示一較小星系（蓋亞香腸）靠近、撞擊隨后扭曲銀河系的過(guò)程。

（圖解：在這三幅由計(jì)算機(jī)建模形成的圖像中，你可以看到年輕的銀河系與名字搞笑的小型衛(wèi)星星系蓋亞香腸相互作用初期的景象。圖源：劍橋大學(xué)/ A. Fattahi (ICC, Durham, UK) 和Auriga Collaboration)

另一種理論

科學(xué)家還提出一種理論認(rèn)為纖維狀構(gòu)造可能不是真正的“化石旋臂”，而是銀盤(pán)大規(guī)模垂直扭曲活動(dòng)的波峰。拉波特稱(chēng)：

“我們認(rèn)為銀盤(pán)在衛(wèi)星星系作用下產(chǎn)生池面漣漪般播散的垂直波。”

（圖解：銀暈記錄了銀河系與衛(wèi)星星系相互作用的歷史。圖中彩色圓點(diǎn)連成的線(xiàn)條為恒星流，星型圖案標(biāo)注了球狀星團(tuán)。小立方體則為矮星系。圖源：馬克思普朗克研究所Max Planck Institute)

為了縷清這些有爭(zhēng)議的解釋?zhuān)瑘F(tuán)隊(duì)將使用加那利群島上的威廉·赫歇爾望遠(yuǎn)鏡更細(xì)致地研究這些纖維狀結(jié)構(gòu)中的星體。拉波特說(shuō)道：

“通常在星際塵埃干涉下，銀河系中盤(pán)的大部分嚴(yán)重模糊，因此這些結(jié)構(gòu)所在區(qū)域的探索程度仍然很低。不過(guò)，塵埃雖影響了星體亮度，卻不影響星體運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)我們借由蓋亞運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了這些纖維狀結(jié)構(gòu)，我們真的非常激動(dòng)！現(xiàn)在的挑戰(zhàn)仍是搞清楚這些東西到底是什么，它們是如何形成的，以及為什么數(shù)量如此龐大，它們能告訴我們關(guān)于銀河系，還有其形成與演化的哪些信息。”

最重要的信息：一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)利用蓋亞數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了銀盤(pán)中的纖維狀結(jié)構(gòu)。他們認(rèn)為這些構(gòu)造可能是很早以前形成的“化石旋臂”。

BY: Kelly Kizer Whitt

FY: 盛酒釀丸子的碗

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終審：天文志愿文章組-零度星系

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美觀：天文志愿文章組-

參考資料

1.WJ百科全書(shū)

2.天文學(xué)名詞

3.原文來(lái)自：https://earthsky.org/space/gaia-fossil-spiral-arms-milky-way/

本文由天文志愿文章組-盛酒釀丸子的碗翻譯自文章作者Kelly Kizer Whitt的作品，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除。

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