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銀河係素描圖。天文學家穿越銀河係中央的重重迷霧,繪製出恒星形成區域的圖譜,並夯實了一些觀點:銀河係有四個主旋臂。
盡管有很多人月夜徘徊,吟詠出“日月之行,若出其中。星漢燦爛,若出其裏”等詩句,但人們對遙遠銀河係的了解仍然很少。
不過,現在這種狀況似乎要改變了。據10月13日出版的《科學》雜(za)誌(zhi)報(bao)道(dao),一(yi)個(ge)國(guo)際(ji)科(ke)研(yan)團(tuan)隊(dui)首(shou)次(ci)成(cheng)功(gong)描(miao)繪(hui)了(le)銀(yin)河(he)係(xi)遠(yuan)側(ce)的(de)一(yi)個(ge)主(zhu)旋(xuan)臂(bi),並(bing)進(jin)一(yi)步(bu)證(zheng)實(shi),銀(yin)河(he)係(xi)的(de)確(que)有(you)四(si)個(ge)主(zhu)旋(xuan)臂(bi)。該(gai)團(tuan)隊(dui)將(jiang)再(zai)接(jie)再(zai)厲(li),進(jin)一(yi)步(bu)繪(hui)製(zhi)出(chu)銀(yin)河(he)係(xi)的(de)全(quan)景(jing)圖(tu)。此(ci)外(wai),歐(ou)洲(zhou)空(kong)間(jian)局(ju)(ESA)的“蓋亞(Gaia)”探測器也計劃為銀河係內多達10億個物體畫像。這些圖像將進一步加深我們對所謂的“天河”的理解。
為銀河係“畫像”很難
19世紀中葉,愛爾蘭天文學家威廉·帕森思建造了當時世界上最大的天文望遠鏡——1.8米長的“帕森城的利維坦”,並借助這一設備描述了一些日後被理解為星係星雲的旋轉形式。在此基礎上,1852年,美國普林斯頓大學的斯蒂芬·亞曆山大向《天文學雜誌》投稿稱,從內部往外看,銀河係也是一種螺旋星雲。
亞ya曆li山shan大da是shi對dui的de。但dan迄qi今jin為wei止zhi,我wo們men對dui銀yin河he係xi的de了le解jie並bing不bu完wan全quan。而er從cong太tai陽yang係xi很hen難nan給gei銀yin河he係xi畫hua像xiang,因yin為wei太tai陽yang係xi位wei於yu銀yin河he係xi的de盤pan麵mian上shang,處chu於yu銀yin河he係xi的de一yi條tiao旋xuan臂bi——獵戶座旋臂之中,離銀河係中心大概有28000guangnian。womenguanceyinhexiyuancedenulihuishoudaomiaoyuandejulihexingjijianchenaiyuqitidezuai,rangwomendeshiyemohu,youqishiwomenxiangyaochuanyueyinhexizhongxindezhongzhongmiwushi。
首次繪出銀河係主旋臂
現在,美國天文學家在恒星形成區域的“幫助”下(xia),成(cheng)功(gong)描(miao)繪(hui)了(le)銀(yin)河(he)係(xi)一(yi)邊(bian)遠(yuan)側(ce)的(de)主(zhu)旋(xuan)臂(bi)。這(zhe)些(xie)恒(heng)星(xing)形(xing)成(cheng)區(qu)域(yu)包(bao)含(han)由(you)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)組(zu)成(cheng)的(de)雲(yun),這(zhe)些(xie)水(shui)蒸(zheng)氣(qi)雲(yun)在(zai)穿(chuan)透(tou)氣(qi)體(ti)和(he)灰(hui)塵(chen)的(de)無(wu)線(xian)電(dian)波(bo)的(de)照(zhao)射(she)下(xia)會(hui)發(fa)光(guang)。通(tong)過(guo)對(dui)它(ta)們(men)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang),研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)對(dui)旋(xuan)臂(bi)上(shang)的(de)很(hen)多(duo)點(dian)進(jin)行(xing)了(le)追(zhui)蹤(zong),從(cong)而(er)首(shou)次(ci)描(miao)繪(hui)了(le)銀(yin)河(he)係(xi)一(yi)邊(bian)的(de)旋(xuan)臂(bi)。
最新研究是國際合作項目“貝塞爾巡天(BeSSeL Survey)”的最新成果,該項目的目標正是直接繪製出銀河係的旋臂。從2010年到2015年,研究團隊耗時3500個小時,使用名為“甚長基線天線陣(VLBA)”的探測設備,來追蹤這些水蒸氣的信號。VLBA分布在夏威夷和美屬聖克羅伊島上的10麵射電望遠鏡聯合起來可以當作一麵望遠鏡使用,因此獲得了迄今為止最高分辨率的圖像。
在整整一年時間內,研究團隊查看了水雲相對更遙遠星係位置的變化,並根據視差效應計算出了水雲的位置。他們在6.6萬光年處發現了一個水雲,交叉比對該水雲的位置和運動,證實其屬於“盾牌—半人馬臂”(Scutum-Centaurus Arm)的旋臂外層。最新研究也進一步證實,除了“盾牌—半人馬臂”,銀河係還有另外三個主旋臂,瑞德的團隊將其稱為人馬臂、英仙臂和外臂,而太陽所處的獵戶臂位於人馬臂和英仙臂之間。
新研究結果引起科學界重大反響。紐約瓦薩學院的天文學家黛布拉·艾爾姆格林表示,新結果為繪製銀河係全景圖奠定了重要基礎。哈佛—史密森天體物理中心的托馬斯·達蒙接受《新科學家》雜誌采訪時表示,他們或許能在10年內繪製出一幅精確而完整的銀河係全景圖。
爭相繪製“天河”全景圖
除了這組科學家,世界各地還有其他團隊也在試圖給銀河係繪製全景圖。比如,日本科學家正在利用與BeSSeL同樣的方法來為銀河係繪製全景圖;而巴西團隊則在使用衛星數據繪製新生的恒星簇“畫像”,這些恒星在穿越銀河係塵埃的紅外光照射下會閃爍。BeSSeL團隊計劃明年使用位於澳大利亞的無線電陣列,來查看銀河係僅在南半球可見的那一部分。
當然,這場為銀河係繪“全身像”比賽最有競爭力的參與者,非歐洲空間局的“蓋亞”探測器莫屬。據稱,2018年4月,“蓋亞”探測器將發布銀河係超過10億個物體(大多數是恒星)的3D圖。這幅圖或許能以前所未有的細節展示旋臂,尤其是較近的旋臂。
不過,“蓋亞”並不能揭示銀河係的全部,它有屬於自己的“阿喀琉斯之踵”——“蓋亞”主要工作在光學波段,也就是說,它對銀河係銀盤的探測深度將會受到塵埃的限製。而塵埃不影響射電觀測,所以BeSSeL目前正在探測的區域是“蓋亞”無法觸及的。
獲得完整而詳細的銀河係圖譜將有助於科學家對其他天體物理學問題的理解。例如,知道某個雙星係統——一對正在旋轉的中子星的位置,將可以進一步測試愛因斯坦的廣義相對論,而此項研究將有望衝擊諾貝爾獎。
但瑞德的目標更簡單:“我隻是想看清銀河係的樣子,這似乎是一件很酷的事情。”

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