银河系(英文: The Milky Way Galaxy),是太阳系所在的棒旋星系,其D25等光直径为26.8±1.1 kpc(87400±3600光年),呈现巨大的盘面结构。最近研究表明银河系拥有四条清晰明确且比较对称的旋臂1,旋臂处约为 1,000 光年的厚度(在凸起处更多)。银河系暗物质晕也包含一些可见恒星,直径延伸到613kpc(约200万光年)2。
银河系自内向外分别由银心、银核、银盘、银晕和银冕组成,年龄大概在100亿岁左右,其中央区域多数为老年恒星,外围区域多数为新生和年轻的恒星。银河系约为1.5万亿倍太阳质量,包含约1000~4000亿颗恒星,且至少有相同数量的行星3。
银河系整体作较差自转,在太阳处的自转速度约220km/s,而太阳系位于距离银心约8.3 kpc(27000光年)的猎户臂内缘,这是气体和尘埃形成浓集区之一。银心存在一个被称为人马座A*的强烈射电源,中心存在一个410±3.4万太阳质量的超大质量黑洞4。
大、小麦哲伦云以及部分矮星系是银河系的卫星星系,属于本星系群,本星系群属于室女座超星系团,继而属于拉尼亚凯亚超星系团的一部分5,而银河系正在通过缓慢地吞噬周边的矮星系使自身不断壮大。
外观
银河系在夜空中呈现出一条朦胧的光带,在晴夜质量较好的时候,可以观察到宽约30°,拱起夜空9。这条光带的光源来自于银河平面方向上未分辨的恒星及其他物质的累积,光带周围的较亮区域则显示为柔和的光斑,称为恒星云,其中最显著的是人马座大恒星云,它是银河系中心隆起部分的一部分10。光带中的呈现为缝隙状和带状的黑暗区域,是由于星际尘埃阻挡了来自遥远恒星的光线造成的,而银河本体所遮挡的天域称为回避带11。
银河的表面亮度相对较低,背景光(如光污染或月光)会极大地削弱其可见性。天空的亮度需要低于每平方角秒20.2星等,银河才能被看见12。如果极限视星等在大约5.1星等,银河应该可见,并且在6.1星等时展示更多的细节13,因此在城市或郊区明亮的灯光下很难看到银河,但在月亮位于地平线以下的乡村地区观测时,银河会非常显眼。人造夜空亮度图表明,全球超过三分之一的人口由于光污染无法在家中看到银河14。
从地球观测,银河系经过了25个星座的天区:天鹅座、天鹰座、狐狸座、天箭座、蛇夫座、盾牌座、人马座、天蝎座、天坛座、矩尺座、豺狼座、南三角座、圆规座、苍蝇座、南十字座、船帆座、船尾座、麒麟座、猎户座、金牛座、双子座、御夫座、英仙座、仙后座和蝎虎座15。
银河中心位于人马座方向,是银河最亮的地方。从人马座开始,模糊的白色光带似乎绕到御夫座的银河反中心。然后这条光带继续绕过天空的其余部分,回到人马座,将天空分成两个大致相等的半球16。银河平面相对于黄道面(地球轨道平面)倾斜大约60°。相对于天赤道,它最北可以到达仙后座,最南可以到达南十字座,这显示了地球赤道平面和黄道面相对于银河平面的高度倾斜。按照B1950,北银河极位于赤经12时49分,赤纬+27.4°,靠近后发座的β星,南银河极则靠近玉夫座的α星。由于这一高倾角,视观察时间和季节的不同,银河弧可能在天空中相对较低或较高。对于大约北纬65°至南纬65°的观察者,银河每天会两次经过头顶。
对于北半球来说,银河夏季星空的重要标志,以及由3颗亮星,即银河两岸的织女星、牛郎星和银河之中的天津四所构成的“夏季大三角”。夏季的银河由天蝎座东侧向北伸展,横贯天空,气势磅礴,极为壮美。而冬季的银河很黯淡(在猎户座与大犬座),但在天空中可以看到明亮的猎户座,以及由天狼星、参宿四、南河三构成的明亮的“冬季大三角”。
观测历史
2.1早期探测
早期人类依靠裸眼对银河进行观测和记录。
在中国古代,银河被视为一条想象中的河流,与五行中的水元素紧密相连,并在占卜预测术中发挥作用17,这表明古人对银河的认识更多是基于象征和神话,而非科学观测。但对银河系本身的观测,中国的史料记载较少,而西方的观测和记载则相对丰富和齐全。
在《Meteorologica》一书中,阿那克萨哥拉(约公元前500-428年)和德谟克利特(公元前460-370年)曾提出,“由于地球的阴影,银河中恒星的光辉无法直接可见,而其他恒星则是从太阳获得光亮,但它们的光辉被太阳光线遮蔽18”。亚里士多德(公元前384-322年)本人认为,“银河是地球上层大气的一部分,与恒星一样,银河是恒星燃烧的副产物,由于它位于大气层的最外层,无法消散,形成了银河的巨大圆形。他认为,银河的乳白色外观是由于地球大气层的折射作用造成的19”。
新柏拉图主义哲学家奥林匹奥多罗斯(约公元495-570年)批评了这种观点,称如果银河位于月球以下的区域,它在地球上的不同时间和地点应该呈现出不同的外观,并且应该具有视差,但并不符合事实。他认为银河应该是天体的一部分,这个观点后来对伊斯兰世界产生了影响20。
波斯天文学家阿尔比鲁尼(973-1048年)提出,“银河是无数类似星云的碎片的集合21”。安达卢西亚天文学家阿威姆佩斯(卒于1138年)提出银河由许多恒星组成,但由于大气层的影响,它看起来像是一幅连续的图像,他引用自己在1106或1107年观察到木星和火星的会合作为证据22。波斯天文学家纳西尔丁·图西(1201-1274年)在他的《Tadhkira》中写道:“银河,即星系,是由大量紧密排列的小恒星组成的,由于它们的集中和微小,看起来像云状斑点。正因为如此,它被比作牛奶的颜色23。”。伊本·盖伊姆·贾瓦齐亚(1292-1350年)提出,银河是“无数密集在固定恒星天球中的小恒星”。24
2.2近代观测
近代是以望远镜观测实验为主的时代。
1584年,意大利人布鲁诺明确提出宇宙是无限的,恒星都是遥远的太阳,太阳只是无数个恒星中的普通一员。
证明银河系由许多恒星组成的证据出现在1610年,当时伽利略使用望远镜研究银河系,发现它由大量微弱的恒星构成,但他得出了错误的结论,认为银河系的外观是地球大气折射造成的。25
在1755年的一篇论文中,伊曼纽尔·康德在托马斯·赖特的早期研究基础上推测银河系可能是一个由大量恒星组成的旋转体,受引力的作用,类似于太阳系,但规模要大得多(现今来看这是正确的观点)。26由此形成的恒星盘从位于盘内的角度看,会呈现为天空中的一条带状。赖特和康德还推测,夜空中可见的一些星云可能是类似于银河系的独立“星系”。康德将银河系和“外星系星云”称为“岛宇宙”,这一术语在1930年代之前仍然被广泛使用。2728
1785年,威廉·赫歇尔首次尝试描述银河系的形状以及太阳在其中的位置,他通过仔细计数可见天空不同区域的恒星数量,绘制了银河系的形状图,认为太阳系接近中心。291845年,罗斯勋爵建造了一台新望远镜,能够区分椭圆形和螺旋形星云。他还成功观察到一些星云中的单个点源,从而支持了康德早期的推测。30
1904年,雅各布·卡普泰因研究恒星自行时报告称这些运动并非随机,如当时所认为的那样,恒星可以分成两个几乎相对运动的流。31后来人们意识到卡普泰因的数据是证明银河系旋转的首个证据。32
1906年,卡普坦为了重新研究恒星世界的结构,提出了“选择星区”计划,后人称为“卡普坦选区”。他于1922年得出与F.W.赫歇耳的类似的模型,也是一个扁平系统,太阳居中,中心的恒星密集,边缘稀疏。在假设没有明显星际消光的前提下,于1918年建立了银河系透镜形模型,太阳不在中心。到20世纪20年代,沙普利模型已得到天文界公认。由于未计入星际消光效应,沙普利把银河系估计过大。到1930年,特朗普勒证实星际物质存在后,这一偏差才得到纠正。
1917年,赫伯·道斯特·卡蒂斯在大仙女星云(M31)观察到了新星S Andromedae,他在搜索照片记录时发现了11颗新星,并注意到它们的平均亮度比银河系内发生的新星要暗10个量级,因此他估算出这些新星距离地球约为150 kpc(约49万光年),遂支持“岛宇宙”假说,即认为螺旋星云是独立的星系。33
1920年,哈罗德·沙普利与赫伯·卡蒂斯之间进行了一场关于银河系、螺旋星云以及宇宙尺度的伟大辩论,简称“世纪大辩论”,极大程度地改变了科学界的宇宙观。为了支持关于M31是河外星系的主张,卡蒂斯指出M31具备类似于银河系中尘云的暗带的外观,以及显著的多普勒红移。34
这一争议在1923年被埃德温·哈勃通过使用马特·威尔逊天文台的2.5米胡克望远镜得以解决,凭借这台新望远镜的聚光能力,他拍摄出一些螺旋星云外部的天文照片,显示出独立恒星的集合,同时还能识别一些造父变星,作为估算星云距离的基准,最终发现M31距离太阳系约275kpc(约90万光年),由于当时的理论和观测存在误差,这个估计值仍然偏小了,但也远远超出银河系的范围。35
1926年,瑞典天文学家林得布拉德分析出银河系也在自转。把对银河系的认识大大向前推进了一步。
1927年,荷兰天文学家奥尔特证明银河系确实在绕中心自转,同时说明银河系的整体不是固体。因此,越靠近中心,自转越快,银河系边缘自转缓慢。
1942年,瑞典天文学家林德布拉德提出“密度波”概念,后来美国科学家提出了系统的密度波理论,初步解释了旋臂的稳定性。
1951年,摩根提出,银河是螺旋形的。根据摩根的说法,银河系有3条炽热恒星群组成的旋臂,分别是英仙座、猎户座和人马座旋臂。关于银河系的旋臂结构,主要有三旋臂和四旋臂两种模型,目前的主流模型是四旋臂,分别是定规座旋臂、半人马座旋臂、人马座旋臂和英仙座旋臂。太阳坐落在位于人马座和英仙座之间的一条小旋臂,称为本地旋臂,位于猎户座旋臂附近。
20世纪70年代期间,人们通过探测银河系一氧化碳分子的分布,意外地发现了银河系的第四条旋臂,它跨越狐狸座和天鹅座。
1971年,英国天文学家林登·贝尔和马丁·内斯分析了银河系中心区的红外观测和其他性质,指出银河系中心的能源应是一个黑洞。
2.3现代巡天
现代的银河系观测主要依托地基和天基的大型巡天设备进行大数据观测。
2003年,升空的斯皮策太空望远镜已对从太阳系的小行星到可观测宇宙边缘的遥远星系进行了逾10年的研究,这是首次在一张巨幅全景图上将所有星辰的图片拼接再现。斯皮策太空望远镜通过红外观测,穿透密集的尘埃并观测到更遥远的银河系中心地带,绘制出一幅更精确的银河系中心带星图,并指出银河系比先前所想的更大。
2004年,天文学家使用甚大望远镜(VLT)的紫外线视觉矩阵光谱仪进行的研究,首度在球状星团NGC 6397的两颗恒星内发现了铍元素。这个发现让他们将第一代恒星与第二代恒星交替的时间往前推进了2~3亿年,因而估计球状星团的年龄在134±8亿岁,因此银河系的年龄不会低于136±8亿岁。
2006年5月9日,天文学家发现了银河系的两个新矮星系。这两个矮星系均为椭球矮星系,分别位于星空中猎犬座和牧夫座的所在方向,均距离太阳约64万光年。矮星系的光度一般不到银河系的10%,牧夫座方向发现的矮星系是迄今已知最暗淡的矮星系,但仍有约10万倍太阳光度。
2008年,科学界在智利欧洲南方天文台花费16年的时间,追踪围绕银心运行的28颗恒星,从而证实了超大质量黑洞人马座A*的存在,其质量是太阳的400万倍,距离地球大约8.15 kpc(约2.66万光年)。
2014年,马修·沃克和他的团队发现银河系的质量仅为仙女座的一半,这个研究结果发表在英国皇家天文学会的月刊上。该研究小组使用了一种全新的方法去测量星系的质量,比以往的测量方法更加精确。
2015年,科学家使用斯隆数字巡天勘测数据分析了银河系边缘恒星的亮度和距离,发现银河系边缘像瓦楞纸板一样存在皱褶结构,凹槽中存在着恒星,从而推断真实的银河系比之前的预想大50% 。同年关于银心的最新观测表明,银河系的最核心部位存在大量白矮星,数量则至少在10万颗左右。在更靠近银心的位置,则由大约70颗较大的白矮星组成。
欧洲航天局的航天器Gaia通过测定十亿颗恒星的视差提供距离估计,并在2016年、2018年、2021年和2024年分别发布四次银河系的巡天数据。36Gaia的数据被形容为“具有变革性”。据估计,盖亚将恒星观测数量从1990年代的约200万颗扩展到20亿颗,并将可测量的空间体积扩大了100倍的半径和1000倍的精度。37
2020年的一项研究得出结论,Gaia探测到了银河系的晃动运动,这可能是由于“星盘旋转轴与非球形晕的主轴之间的不对齐所产生的扭矩,或在晚期降落过程中获得的晕内聚集物,或来自邻近的交互卫星星系及其随之产生的潮汐”。38同年艾丽丝·迪森及其同事利用银河系附近星系,找到了银河系的边界,认为银河系的精确直径为190万光年,误差不超过40万光年。
2022年12月,国家天文台韩金林研究员科研团队利用中国天眼FAST探测了银河系内气体介质,获得高清图像。对银河系逐点巡测、搜寻脉冲星的同时,同步记录了星际气体的谱线数据,并于近期完成了对银河系一个部分的观测,处理了约4.4万条无线电谱线数据,获得了国际上最高灵敏度和清晰度的银河系内氢原子气体的分布结构和电离气体的弥漫特征。
2024年5月,中国科学院国家天文台徐钧博士和韩金林研究员通过分析银河系内的脉冲星和银河系外的射电源法拉第旋转效应分布数据,揭示了银河系的晕中有一个巨大的磁环结构39。
我国的郭守敬望远镜(LAMOST)也致力于银河系内的大规模光谱巡天,并精确描绘银河系的结构和演化,这包括银盘的星族、恒星运动和金属丰度分布的研究,以及揭示银河系恒星形成和化学增丰历史等方面40。LAMOST通过其高光谱获取率的特点,能够有效探测和研究特殊天体,如高速运动的恒星、疏散星团等41。
天体性质
3.1主要结构
3.1.1银心
太阳距离银河中心约8.15 kpc(26580光年),这个数值是通过VLT射电干涉观测测量得到的数值,是目前天文学界使用相对较多的数值42,而不同的技术方法会得到不同范围的测量值43。
银心存在一个名为人马座A*的强烈射电源,2022年5月12日,天文学家发布于2017年4月使用全球射电天文台网络事件视界望远镜制作的人马座A*视界周围吸积盘的第一张影像44,确认物体是黑洞,其估计质量为410万至450万倍太阳质量45。这是继2019年的M87超大质量黑洞之后,人类确认的第二张黑洞影像。银河系的超大质量黑洞的吸积率与不活跃的星系核一致,估计为每年1×10-5 M☉46。甚长基线干涉仪的探测表明,银心射电源的中心区很小,甚至小于十个天文单位,即不大于木星绕太阳的轨道。流入致密核心吸积盘的相对论性电子,在强磁场中加速,产生了同步加速辐射。
一般在星系内圈约几个kpc的半径内,存在一个主要由老恒星组成的密集球状结构,称为核球47。经研究发现,银河系缺乏核球,可能由曾经的星系碰撞和合并引起,而目前银心实际上是伪核球,由两个锐角夹角的棒状结构构成48。但这种说法仍存在争议,使用RR Lyrae型恒星的观测结果并未明显描绘出银河棒的轮廓49,棒结构可能被一个名为“5kpc环”的星流所环绕,环内含有大量的分子氢以及恒星形成活动,如果从M31观察,它将是银河系最亮的特征50。
自1970年以来,各种伽马射线探测任务发现511 keV伽马射线来自银河中心的总体方向。这些伽马射线是由正反电子湮灭产生的,伽马射线探测器发现发射该区域大小约为10,000光年,亮度约为10万倍太阳光度51。2008年NASA和ESA的卫星共同发现,伽马射线源的分布与低质量X射线双星的分布相似,似乎表明这些X射线双星将正负电子发送到星际空间,它们在减速后湮灭。52
2010年,使用费米伽马射线空间望远镜的数据,检测到银心南北两侧存在两个巨大的高能伽马射线发射球形气泡,每个气泡的直径约为7.7 kpc(约25,000光年),它们延伸至南半球夜空中的凤凰座和处女座53。帕克斯望远镜此后在无线电频率下的观察识别出与费米气泡相关的偏振发射,最合理的解释是由银河系中心200 pc(640光年)内的恒星形成所驱动的磁化外流。54
2012年,钱德拉X射线太空望远镜探测到人马座A*爆发出的明亮的X射线耀斑,亮度是黑洞正常发光的150倍,耀斑爆发时间超过1小时,然后逐渐变暗。2015年,NASA再次观察到来自人马座A*的X射线耀斑,其亮度比平常亮400倍,创造了记录。这一异常事件可能是由于一个落入黑洞的小行星分裂,或是气体流入人马座A时磁场线缠绕所引起的。552019年8月9日,人马座A*的亮度在两小时内增大到原来的75倍。
3.1.2 银盘和旋臂
银盘是银河系的主要组成部分,是由恒星、尘埃和气体组成的扁平盘。在银河系中可探测到的物质中,有九成都在银盘范围以内。银盘外形如薄透镜,以轴对称形式分布于银心周围,其中心厚度约1万光年,不过这是微微凸起的核球的厚度,银盘本身的厚度只有两千光年,直径近20万光年,总体上说银盘非常薄。
2017年底,国家天文台刘超研究员等率先利用LAMOST数据,成功绘制出银盘外围的空间结构剖面图。研究人员分析,银盘的恒星数目虽然在随着银盘半径减少,但并没有在5万光年处停下来,而是一直延伸到距离中心6.2万光年处。以往的研究认为,银盘的半径大约只有14~15 kpc,之后会有一个明显的截断,很多理论研究据此推演银河系的形成和演化历史,尽管有研究在距离银心20 kpc的地方陆续发现了少量的年轻恒星,但是直到这项工作,人们才真正系统地看到了银河系外盘的庐山真面目。
在银河棒的引力影响之外,银河系盘中的星际介质和恒星结构被组织成四个螺旋臂。螺旋臂通常包含比银河平均值更高密度的星际气体和尘埃,以及更高的恒星形成浓度,这可以通过H II区和分子云来追踪。
除了1kpc范围内的银核绕银心作刚体定轴转动外,银盘的其他部分都绕银心作较差自转,即离银心越远转得越慢。银盘中的物质主要以恒星形式存在,占银河系总质量不到10%的星际物质,绝大部分也散布在银盘内。星际物质中,除电离氢、分子氢及多种星际分子外,还有10%的星际尘埃,这些直径在1微米左右的固态微粒是造成星际消光的主要原因,它们大都集中在银道面附近。
银盘主要由星族Ⅰ组成,如G~K型主序星、巨星、新星、行星状星云、天琴座RR变星、长周期变星、半规则变星等。
银河系的旋臂结构为银盘平面上,具体的螺旋结构尚无定论56。目前较为完善的旋臂数学模型是对数螺旋,可以粗略描述太阳邻域的特征57,其他的误差影响来自于旋臂的分支、合并、意外扭曲和一定程度的不规则性58。太阳位于小臂/本地臂的可能情景59强调了这一点,并表明这些特征可能并非唯一,且在银河系的其他地方也存在60。对螺旋臂的螺距角的估计范围约为7~25°。61主流认为银河系具有四个旋臂,均始于银河系中心附近,62这些臂的名称如下,臂的位置在图中显示:
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其中盾牌-人马座臂和船底-人马座臂,在太阳围绕银河中心的轨道内有切点,它们是银河系中唯二的主要恒星臂,其余的臂包含过量的气体,但没有过量的老恒星63。2013年,天文学家发现年轻恒星和恒星形成区域的分布与银河系的四臂螺旋描述相匹配64,因此银河系具有两条由年老恒星为主的螺旋臂,以及四条以气体和年轻恒星为主的螺旋臂,但这种明显的差异的解释尚不清楚65。
近三千秒差距臂(也简单称为近3kpc旋臂)是由范沃尔登及其合作者,在20世纪50年代通过21厘米射电测量HI(原子氢)发现66,发现它以超过50千米/秒的速度从核球向外扩展。近3kpc旋臂位于第四个银河象限,距离太阳约5.2 kpc,距离银心3.3 kpc。而远3千秒差距臂是由汤姆·戴姆在2008年发现,它位于银河第一象限,距离银河中心约3 kpc(约10,000光年)67。
2011年的模拟研究表明,银河系可能通过和人马座矮椭圆星系的重复碰撞作用,形成了其螺旋臂结构68。银河系可能包含两种不同的螺旋模式:一种是由人马臂形成的内螺旋,旋转较快;另一种是由船底臂和仙女臂形成的外螺旋,旋转速度较慢且臂较紧密。根据不同螺旋臂动力学的数值模拟,这一情景表明,外部模式将形成一个外伪环69,而这两种模式将通过天鹅臂相连70。
在主要旋臂之外还存在一个外环,可能是数十亿年前从其他星系撕裂得到的气体和恒星所组成的环,然而该观点存在争议,也有理论认为外环是银河系膨胀和扭曲的厚盘所产生的一个过密度结构71,而银河系盘的结构沿着S曲线扭曲72。
3.1.3 银晕和银冕
银河盘由一个球状晕层围绕,称作银晕。晕层中包含许多古老的恒星和球状星团,其中90%位于距银心30 kpc(约10万光年)以内73,然而也有一些球状星团被发现位于更远的地方,比如位于距银心20万光年以上的PAL 4和AM 1。此外约40%的银河系球状星团处于逆行轨道上,即运动方向与银河系旋转方向相反74,这些球状星团可以沿着银河系进行玫瑰状轨道运动,与行星绕恒星的椭圆轨道不同75。
银晕之外还存在着一个巨大的呈球状的射电辐射区,称为银冕,至少延伸到距银心32万光年远。
尽管盘中含有遮挡部分波长观测的尘埃,但银晕部分并没有这种遮挡。恒星形成活动主要发生在盘内(尤其是高密度的旋臂区域),但在银晕中并没有发生恒星形成活动,因为这里几乎没有足够冷的气体能够坍缩形成恒星76,而疏散星团也主要位于银河盘内77。
21世纪初,随着发现仙女座大星云M31的盘状结构远超预期和认知78,银河系盘状结构延伸到更远处的可能性也在增加。天鹅座臂的延伸79和半人马矮椭圆星系的发现,更加支持这种扩展的观点。斯隆数字巡天对北天球的观测显示,银河系中还存在一个巨大而弥漫的结构,分布面积约为满月大小的5000倍,但这种结构似乎无法融入现有的理论模型——该结构被命名为室女座星流,距太阳系约9kpc(约3万光年),它几乎垂直于银河系旋臂的盘面升起,一种可能的解释是,它是一个正在与银河系合并的矮星系遗迹80。
银晕除了恒星晕的部分外,钱德拉X射线天文台等还提供了观测证据,证明银河系还拥有一个包含大量高温气体的气体晕,在100~250万开尔文81,它的延伸范围远远超过恒星晕,几乎抵达大、小麦哲伦云。这个高温气体晕质量几乎与整个银河系旗鼓相当82。
对遥远星系的观测表明,在宇宙形成的几十亿年后,普通重子物质的含量仅为暗物质的六分之一,然而根据对像银河系这样的邻近星系的观测,现代的可观测宇宙中只有大约一半的重子物质得到了确认83。因此,如果气体晕的质量确实与银河系质量相当,这可能就是银河系周围重子物质缺失的原因。
2017年,国家天文台研究人员利用LAMOST观测的晕族红巨星,直接绘制出银河系40 kpc内的三维剖面图,从而揭示出恒星晕的复杂构成——内部呈扁球形,外部则逐渐变成球形。恒星数密度则按照单一幂律形式由内向外减少。
2019年8月,中国科学院国家天文台利用LAMOST DR5中K巨星的三维位置和三维速度,在银河晕中找到40余组子结构,包含近2000颗恒星。其中包括大量的人马座星流、麒麟座星环、室女座致密区、孤儿星流等银晕中已知子结构和其他未知子结构的成员星,并第一次给出了银河系晕中大样本子结构的六维参数信息。这些信息更加精确地展现出银河系现在的结构以及其过去的吸积历史。通常星系在发生吸积并合时,会在其周围的空间(晕)中留下原星系的残骸,例如星流、致密区、壳层等子结构。
目前对于这些子结构的恒星六维信息巡天,主要有LAMOST和Gaia的研究内容,此前已经归类发现,子结构中的晕星,成团性在位置和速度空间上明显区别于本地晕星。
3.1.4 翘曲
2019年,中国科学院国家天文台陈孝钿、邓李才研究组和北京大学王舒研究组基于经典造父变星构建了一个稳健的银河系盘模型,给出了银河系翘曲结构的直观三维地图。造父变星是一类中等质量的年轻脉动变星,比太阳重3~20倍,亮约几万倍。由于它们的脉动周期和光度严格相关,因此可以精确测定距离,精度可达3%~5%。
科学家研究发现距离银河系中心越远,造父变星就越偏离银盘面,整体呈S型;同时,从银心向外的翘曲呈现复杂的进动现象。该项工作表明银河系外盘翘曲的起源与巨大的内盘所施加的力矩有关,并且造父变星所示踪的恒星盘与气体盘的结构非常一致,至少向外延伸到约6.5万光年。尽管翘曲现象在河外星系中经常出现,但是理论家们对它是如何形成的莫衷一是,一种可能的解释是外盘受到某种转矩作用而形成。
早在2006年1月,研究人员报告称,银河系盘面中先前无法解释的弯曲实际上是由大麦哲伦星云和小麦哲伦星云在绕银河系运动时引发的涟漪或振动引起的。这两个星系仅占银河系质量的约2%,因此在早先被认为不太可能对银河系产生显著影响,然而在计算机模型的后验中,这两个星系的运动会产生一个暗物质尾流,放大它们对银河系的影响84。
2013年12月19日,Gaia空间望远镜在法属圭亚那成功发射升空,飞往距地球150万千米的地日拉格朗日L2点—
来源: 百度百科
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