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测绘银河系的旋臂

时间:2023-07-02 11:15:10

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测绘银河系的旋臂

一个研究小组凭借对大质量恒星持续的巡天,得出了有4条而非2条主要旋臂环绕银河系中央棒状结构的结论。

2条旋臂还是4条,这是个问题。

对不起哈姆雷特王子,天文学家不能就银河系主要旋臂是2条还是4条(还有一些较小的附属旋臂)达成一致。由于观测者是在银盘之内推测旋臂形态的细节,其证据是非常可疑的。

艺术家笔下的银河系结构,基于斯必泽空间望远镜的数据,图中只有两条旋臂。大图请点击(图片提供:NASA / JPL-Caltech / R. Hurt)

大家都同意,银河系拥有拉长的中央区域,这是一个肥胖的棒状结构,长数千光年(不过其真实长度仍存争议),其中挤满了恒星。人们也都统一从棒的两端各延伸出了一道恒星组成的弧线,分别是英仙臂与盾牌—半人马臂。旋臂的名称以其与视线方向相切处(看上去有恒星在此堆积)所在的星座命名。

几十年前,射电波段的观测表明还存在两条主要的附属旋臂,也就是人马臂与矩尺臂。但是在,天文学家有了强有力的新工具:斯必泽空间望远镜。它针对银盘进行了详尽的红外巡天,为超过1.1亿颗恒星拍摄了80万张照片,证实了英仙臂与盾牌—半人马臂的存在。

但是人们并没有看到另两条旋臂强有力的证据,由此威斯康星大学的罗伯特·本杰明(Robert Benjamin)等人总结说,它们“消失”了,可能它们与我们太阳所在的猎户臂一样,只是小型附属旋臂。

不过并非所有人都赞同斯必泽数据 给出的结论。由印第安纳大学的托马斯·斯坦曼—卡梅伦(Thomas Steiman-Cameron)领导的其他研究者使用宇宙背景探测器(COBE)卫星进行的远红外观测测绘了星际气体团。他们的结果又回到了4旋臂模型上。

现在旋臂大战又打响了新的一炮。来自马普射电天文所的詹姆斯·厄克特(James Urquhart)等人分析了澳大利亚、美国、中国的射电望远镜在间进行的观测,确定了刚刚从形成区的气体尘埃茧中钻出的大质量恒星的距离和亮度信息。这些恒星的质量至少是太阳的8倍,亮度至少是太阳的1万倍,寿命只有大约1000万年。因此它们不会活得太久,无法在环绕银心旋转时迂回前往新的地方。(举例来说,我们的太阳在已经度过的45亿年里环绕银心旋转了10周。)

对整个银河系的年轻大质量恒星(图中的红点)进行的新巡天揭示出,银河系还是拥有4条主要旋臂的,而非先前的观测所认为的那样,也就是仅有英仙臂与盾牌—半人马臂两条。由于银心区域的干扰,图中的灰色区域没有观测数据。大图请点击(图片提供:J. Urquhart / MNRAS;背景图提供:NASA / JPL / R. Hurt)

在1月11日的《英国皇家天文学会月刊》上,厄克特的小组将报告他们的结果。由1650颗这样的大质量恒星组成的3维地图明显勾勒出了所有4条旋臂。实际上,新的巡天中,人马臂比更为人熟知的英仙臂还要突出。新的结果上周已经在线发表。

在一篇新闻报道中,来自利兹(Leeds)大学的论文合作者梅尔文·霍尔(Melvin Hoare)评论说:“这并不是说我们的结果是正确的,斯必泽的数据是错误的。斯必泽只能看到质量较小、温度低得多的低质量恒星,也就是像我们太阳这样的恒星,它们的数量比我们观测的大质量恒星要多得多。”

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