在位于我們銀河系中心一個(gè)神秘而長(zhǎng)期存在的難題，現(xiàn)在終于得到了新的答案。一項(xiàng)新研究為所謂“銀河系悖論”提供了一種潛在的解決方案，即不同觀測(cè)結(jié)果對(duì)銀河系中心區(qū)域的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了相互矛盾的估計(jì)，其研究結(jié)果發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》上。

大多數(shù)螺旋星系，就像我們的家銀河系一樣，在中心有一個(gè)巨大棒狀結(jié)構(gòu)的恒星組成部分，銀河系也是棒旋星系。

了解真實(shí)的棒狀結(jié)構(gòu)尺寸和旋轉(zhuǎn)速度對(duì)于理解星系是如何形成、演化，以及它們?nèi)绾卧谡麄€(gè)宇宙中形成類似的條形至關(guān)重要。然而，我們銀河系的棒狀結(jié)構(gòu)尺寸和旋轉(zhuǎn)速度在過(guò)去5年里一直存在激烈爭(zhēng)論；雖然對(duì)太陽(yáng)附近恒星運(yùn)動(dòng)的研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)既快又小的棒狀形，但對(duì)銀河系中心區(qū)域的直接觀測(cè)一致認(rèn)為一個(gè)明顯更慢和更大的棒狀結(jié)構(gòu)。由薩里大學(xué)的Tariq Hilmi和波茨坦萊布尼茨天體物理研究所(AIP)Ivan Minchev領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了這項(xiàng)新研究。

• 圖示：來(lái)自銀河系模擬的快照，中間的棒狀結(jié)構(gòu)和旋臂被認(rèn)為是以不同的速度旋轉(zhuǎn)，如果它們斷開連接，將顯示其真實(shí)且較小的結(jié)構(gòu)(左圖)；每次它們相遇時(shí)，棒狀結(jié)構(gòu)看起來(lái)更長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)速度更慢(右)。

為這一差異提出了一種很有洞察力的解決方案，這項(xiàng)研究由薩里大學(xué)的Tariq Hilmi和波茨坦萊布尼茨天體物理研究所(AIP)的Ivan Minchev領(lǐng)導(dǎo)，分析銀河系最先進(jìn)的星系形成模擬，模擬顯示，棒狀結(jié)構(gòu)的大小和旋轉(zhuǎn)速度都在時(shí)間上迅速波動(dòng)，導(dǎo)致棒狀結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度增加了一倍，在某些時(shí)候旋轉(zhuǎn)速度加快了20%。棒狀結(jié)構(gòu)波動(dòng)是與銀河旋臂定期相遇的結(jié)果，可以用“宇宙之舞”來(lái)形容。

當(dāng)棒狀結(jié)構(gòu)和螺旋臂相互靠近時(shí)，由于引力的相互吸引，棒狀結(jié)構(gòu)減速，螺旋臂加速。一旦連接起來(lái)，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)就會(huì)作為一個(gè)整體移動(dòng)，棒狀結(jié)構(gòu)看起來(lái)比實(shí)際長(zhǎng)得多，速度也慢得多。當(dāng)舞者分開時(shí)，速度會(huì)加快，而螺旋線則會(huì)變慢。如果我們碰巧生活在銀河系和螺旋形相連的時(shí)候，那么關(guān)于銀河系的悖論爭(zhēng)議就可以簡(jiǎn)單地解決，給人一種大型緩慢的錯(cuò)覺(jué)。

然而，恒星在太陽(yáng)附近的運(yùn)動(dòng)仍然受到棒狀結(jié)構(gòu)真實(shí)但小得多的性質(zhì)支配，因此這些觀測(cè)結(jié)果似乎是相互矛盾的。最新的觀測(cè)證實(shí)，銀河系內(nèi)部的螺旋臂目前與棒狀相連，根據(jù)模擬，這種情況大約每8000萬(wàn)年發(fā)生一次，現(xiàn)在正處于舞蹈最精彩的階段。來(lái)自即將發(fā)布的蓋亞衛(wèi)星任務(wù)第三次數(shù)據(jù)發(fā)布的數(shù)據(jù)，將能夠進(jìn)一步測(cè)試這一模型，未來(lái)的任務(wù)將發(fā)現(xiàn)這種舞蹈是否會(huì)在宇宙中的其他星系繼續(xù)進(jìn)行。

博科園｜研究/來(lái)自：薩里大學(xué)

參考期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月刊》

DOI: 10.1093/mnras/staa1934

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