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天文学家在银河系中发现迄今为止观察到的最大气体结构

2020/3/22 17:57:00 移动版

这张来自WorldWide Telescope软件的图片将银河系和太阳的研究数据与艺术想象图叠加在一起

这张来自WorldWide Telescope软件的图片将银河系和太阳的研究数据与艺术想象图叠加在一起

彩色的尘埃纤维构成了古尔德带的一部分。古尔德带由一群明亮而巨大的恒星组成,在天空中形成一个环状投影,人类对其首次观测是在1879年

彩色的尘埃纤维构成了古尔德带的一部分。古尔德带由一群明亮而巨大的恒星组成,在天空中形成一个环状投影,人类对其首次观测是在1879年

盖亚以两种方式来绘制银河系恒星的位置。它既可以精确定位恒星的位置,也能够通过每颗恒星扫描约70次来绘制它们的运动轨迹,让科学家能够计算出地球和每颗恒星之间的距离

盖亚以两种方式来绘制银河系恒星的位置。它既可以精确定位恒星的位置,也能够通过每颗恒星扫描约70次来绘制它们的运动轨迹,让科学家能够计算出地球和每颗恒星之间的距离

盖亚任务对我们的银河系及其邻近星系的全天空观测图示,包含了对近17亿颗恒星的测量结果。这张地图显示了该任务在2014年7月至2016年5月观测到的天空各部分恒星

盖亚任务对我们的银河系及其邻近星系的全天空观测图示,包含了对近17亿颗恒星的测量结果。这张地图显示了该任务在2014年7月至2016年5月观测到的天空各部分恒星的总亮度和颜色。较亮的区域表示特别明亮的恒星,其密度更大,较暗的区域则表示天空中明亮恒星较少的区域。图中的颜色是通过将天空中每一小块区域的光总量,与盖亚任务记录的蓝色和红色光总量相结合得到的。

据新浪科技:天文学家在银河系中发现了迄今为止观察到的最大气体结构,这或许将改变人类对银河系物质形状的认识。据观测,这个波浪状结构长约9000光年,宽约400光年,在银河系星系盘中央平面上下延伸了约500光年。另一方面,这个结构又长又薄,形状类似“池塘里的涟漪”,包含了一个巨大的“恒星育婴室(又称分子云)”,即恒星形成的区域。

哈佛大学的研究小组利用欧洲空间局(ESA)的盖亚任务(Gaia)获得的新数据,构建了银河系星际物质的3D地图。“我们不知道是什么原因导致了这种形状,但它可能就像池塘里的一道涟漪,就好像有某种超大质量的东西落到了我们的星系之中,”研究作者之一、奥地利维也纳大学的恒星天体物理学教授胡奥·阿尔维斯(Joao Alves)说,“我们所知道的是,太阳与这个结构发生了相互作用。1300万年前,当它穿过猎户座时,它经历了一个超新星爆发;再过1300万年,它将再次穿过这个结构,有点像我们在‘冲浪’。”

此次新发现的这个巨大的波状气体云和尘埃,是银河系中已知规模最大的。观测证据显示,巨大的、正在形成恒星的气体云很大程度上是被其自身的引力束缚的(如恒星、行星和星系等),而不是由外部引力束缚(如地球大气层)。

该结构是由相互连接的星云组成,其中主要是稠密的气体和尘埃。它的发现改变了150年来对银河系的看法。以往研究人员认为,银河系由邻近的稠密分子云组成,它们形成了一个围绕太阳的膨胀星环,称为古尔德带(Gould Belt)。

1879年,美国天文学家本杰明·古尔德(Benjamin Gould)首次将古尔德带描述为一群明亮而巨大的恒星,它们在天空的投影形成了一个环。

科学家将新发现的这个波状结构称为“拉德克里夫波”(Radcliffe wave),以发现它的哈佛大学拉德克里夫高等研究所的名字命名。

“没有哪位天文学家预料到我们的邻居是一个巨大的、类似波浪形状的气体团,也没有料到它会形成银河系的一个局部分支,”拉德克里夫高等研究所科学项目的联合主任阿丽莎·古德曼(Alyssa Goodman)教授说,“这个结构的存在迫使我们重新思考对银河系三维结构的理解。”

欧洲空间局的盖亚任务使这项研究成为可能。这是一台空间望远镜,于2013年发射,其任务是精确测量恒星的位置、距离和运动。新结构包含了邻近银河系大部分的恒星形成区域,其气体总量大约相当于300万个太阳的质量。

该结构中还包含了许多以往被认为是古尔德带一部分的“恒星育婴室”。很长一段时间以来,天文学家一直试图弄清楚,在天空中形成弧形的明亮恒星是否真的在三维空间中形成了一个环。

“相反,我们观察到的是银河系中我们所知道的最大的连贯气体结构,它不是以环状结构组织起来的,而是形成一个巨大的、波状起伏的长丝结构,”阿尔维斯教授说,“太阳离该结构最近的地方只有500光年。它一直就在我们眼前,但直到现在我们才看到它。”

研究人员绘制的三维地图以全新的视角展示了我们所在的银河系,提供了一个全新的银河系视图,并很可能为其他重大发现铺平道路。这项新发现的详细内容发表在近期的《自然》(Nature)杂志上,我们也可以在WorldWide Telescope(微软推出的一款免费天文观测网站)察看这张三维地图。

此前,哈佛大学的研究生凯瑟琳·祖克尔(Catherine Zucker)领导的研究小组发表了两篇相关的研究论文,他们利用先进的统计技术,绘制出了气体云中尘埃的三维分布,并对恒星的颜色进行了大量的调查,详细描述了“恒星育婴室”之间的距离。这两篇论文为此次新发现奠定了基础。另一方面,盖亚任务自2013年发射以来,已经帮助天文学家测量了银河系中10亿颗恒星的距离。

什么是“恒星育婴室”?

“恒星育婴室”是指空间中一个具有稠密星云的区域,主要由气体和固态微尘组成。这种星云又称为“分子云”,其中气体和尘埃在不断收缩。最终,这些星云中的稠密区域会收缩并坍缩成恒星。在目前已知的宇宙中,新诞生的恒星都是在分子云中形成的。

盖亚任务

欧洲空间局的盖亚(Gaia)空间望远镜是一项雄心勃勃的任务,目的是绘制银河系的三维地图,并揭示银河系的组成、形成和演化。自2013年12月发射以来,盖亚任务一直在地球轨道外近160万公里的地方绕太阳运行。

盖亚任务在旅程中一直在小心翼翼地拍摄银河系的图片,识别很久以前被银河系吞噬的小星系中的恒星。预计盖亚将发现数以十万计的新天体,包括可能在某一天威胁地球的小行星、环绕邻近恒星的行星,以及超新星爆发。

天体物理学家还希望通过盖亚任务更多地了解暗物质的分布情况。据推测,暗物质是一种将可观测到的宇宙维系在一起的不可见物质。他们还计划观察恒星及其行星如何使光线偏转,从而检验爱因斯坦的广义相对论。

盖亚空间望远镜拥有10亿像素的镜头,是迄今为止太空中最大的摄像头,它的功能非常强大,可以测量1000公里外测量一根人类头发的直径。这意味着,它对邻近恒星的定位达到了前所未有的精度。

盖亚以两种方式来绘制银河系恒星的位置。它既可以精确定位恒星的位置,也能够通过每颗恒星扫描约70次来绘制它们的运动轨迹,让科学家能够计算出地球和每颗恒星之间的距离。这是一项至关重要的测量。

2016年9月,欧洲空间局发布了由盖亚任务收集的第一批数据,其中包括10多亿颗恒星的亮度和位置信息。2018年4月,这项技术扩展到对近17亿颗恒星的高精度测量。

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