銀河系一條旋臂中有斷層 天文學家大吃一驚
文／ 蕭 路
【大紀元2021年08月22日訊】對於天文學家來說，銀河系既是最熟悉又是最陌生的星系。由於我們的太陽和地球位於銀河系其中一個旋臂（稱為獵戶座臂）的內緣附近，因此我們能夠看到我們附近的許多細節，包括許多恆星及其行星。然而，「不識廬山真面目，衹緣身在此山中」，我們很難整體觀察銀河系的全貌。
最近這方面終於有了重大突破。根據8月17日美國航天局（NASA）發布的聲明，使用NASA的斯皮策太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）和歐洲航天局（ESA）的蓋亞望遠鏡（Gaia Mission），一組天文學家成功繪製了一條名為人馬座臂的旋臂中的一些恆星形成區域的三維天圖及其速度。
出人意料的是，這條旋臂上竟然有一個斷層。
加州理工學院的天體物理學家、新論文的主要作者邁克爾‧庫恩（Michael Kuhn）在一份聲明中說：「旋臂的一個關鍵特性是它們圍繞星系的纏繞程度。」這可以通過手臂的俯仰角來測量。
在銀河系天文學中，俯仰角是指旋臂和圓的切線之間的角度。這樣，一個正圓就沒有俯仰角，而如果旋臂越張開，俯仰角就越大。
庫恩在上述聲明中補充說：「大多數銀河系模型表明，人馬座臂形成一個螺旋，其俯仰角約為12度，但我們觀測到的一部分結構卻以近60度的角度突出。」
人馬座臂是銀河系中一個被很好觀察到的旋臂。它包含幾個恆星形成區，包括著名的創生之柱。
為了進一步了解這條旋臂，研究團隊結合了蓋亞和斯皮策數據，繪製了人馬座臂一部分恆星形成區域的三維位置和速度。
「當我們將蓋亞和斯皮策的數據放在一起並最終看到這張詳細的三維天圖時，我們可以看到這個區域有相當多的複雜性，這是以前不明顯的。」庫恩在上述聲明中說。
由於這個區域以較大角度突出，所以它和旋臂整體之間形成一個斷層。有趣的是，這個區域是一個恆星形成的區域，有大量新恆星產生。
研究團隊還依賴於斯皮策在一項名為「銀河遺產紅外中平面觀測計劃」（GLIMPSE）的星系觀測中發現的超過十萬顆新生恆星的目錄。
「距離是天文學中最難測量的東西之一」，共同作者阿爾貝托‧克朗-馬丁斯（Alberto Krone-Martins）在同一份聲明中說，他是加州大學歐文分校的天體物理學家和信息學講師，也是蓋亞數據處理和分析聯盟（DPAC）的成員，「只有最近來自蓋亞的直接距離測量才使這種新結構的幾何形狀如此明顯。」
根據分析，研究團隊認為，這種斷層結構中的恆星可能大約在同一時間、同一大區域形成，並且受到星系內作用力的獨特影響。
這個新發現的斷層結構著實讓天文學家大吃一驚，至今天文學家還沒有完全了解它的起源。「最終，這提醒我們銀河系的大尺度結構存在許多不確定性，如果我們想了解更大的圖景，我們需要查看細節。」該論文的合著者之一羅伯特‧本傑明（Robert Benjamin）在上述聲明中説，他是威斯康星大學懷特沃特分校的天體物理學家和GLIMPSE調查的首席研究員，「這個結構是銀河系的一小部分，但它可以告訴我們關於整個銀河系的一些重要信息。」
這項新研究發表在《天文學與天體物理學》上。
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