銀河系恒星盤“翹曲”結構首次被呈現

為理解巨大盤星系如何形成和演化提供關鍵線索

圖為銀河系銀盤示意圖。

中科院國家天文臺供圖

在宇宙當中，規則星系最常見的形態是一個盤加一個中心核球。其中的“盤”指的就是星系盤。很多人都會認為，星系盤就是一個很平的圓盤子，但事實并非如此。大量觀測表明，很多巨大的星系盤在外盤處都會逐漸向上或向下卷起，整體形成一個接近炸薯片一樣的彎曲狀態，天文學家稱這種形狀為“翹曲”。大約1/3的河外盤星系都或多或少地展現出翹曲形狀。

那么，我們地球所處的銀河系是否也是如此呢?日前，由中國科學院國家天文臺陳孝鈿博士、鄧李才研究員、劉超研究員等人聯合澳大利亞麥考瑞大學理查德·迪何銳思教授及北京大學王舒博士組成的國際合作團隊首次給出了確定的答案——銀河系恒星外盤也同樣展示出了翹曲結構。該成果于北京時間2月5日由國際科學期刊《自然·天文》在線發表。

其實，很早就有射電觀測發現銀河系的氣體盤呈現出和很多河外星系一樣的翹曲結構，但是關于恒星盤的形狀一直缺少直接的證據。“測量銀河系外盤的距離十分困難，而準確的距離才能讓我們重構外盤的形狀。”論文第一作者陳孝鈿說。

2018年，陳孝鈿等人發布了第一個紅外全天變星星表，表中包含了上千顆銀河系造父變星。“造父變星是一類中等質量的年輕脈動變星，比太陽重3—20倍，亮約幾萬倍。由于它們的脈動周期和光度嚴格相關，因此可以精確測定距離，精度可達到3%—5%。”陳孝鈿說，這批恒星正是指示銀河系年輕恒星盤的形狀的絕佳示蹤體，它們猶如明燈，點亮了被煙霧籠罩的銀河。從三維空間分布圖中，科研人員發現距離銀河系中心越遠，這些造父變星就越偏離銀盤面，整體呈“S”形;如果面向銀心并讓北銀極朝上，那么左手邊的銀盤會朝上(北)卷起，右手邊的則相反。

盡管翹曲現象在河外星系中經常出現，但是理論家們對它是如何形成的莫衷一是。劉超說：“一種可能的解釋是外盤受到某種轉矩作用而形成。轉矩假說可以解釋復雜的翹曲進動現象，我們的觀測結果傾向外盤的形成是由巨大的內盤轉矩主導的。”

鄧李才表示，銀河系恒星盤翹曲的發現首先更新了人們對銀河系形狀的認識，同時也對外盤起源提供了決定性的觀測證據，為我們最終理解像銀河系這樣的巨大盤星系如何形成和演化提供關鍵線索。

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