研究发现银河系盘面翘曲不平,可能是卫星星系或暗物质拉扯

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过去我们认为银河系盘面薄而平坦,只是中央部分有点凸起。然而现在科学家最新3D 模拟表明,银河系的盘面一点也不平整,而是东翘西翻,就像你抖被子时出现的波浪幅度一样。

身处银河系结构内部的我们无法从外部观察自家星系,于是我们只能透过研究其他星系来想像银河系的形态。尽管星系内密集的恒星、气体、尘埃让观察受到局限,我们依旧努力得出了银河系是典型螺旋星系的结论,有一个圆形盘面和4 条螺旋臂,直径约12 万光年,而地球距离银河核心约27,000 光年远。

研究发现银河系盘面翘曲不平,可能是卫星星系或暗物质拉扯

多年来,天文学家采用各种方法绘制银河系的结构与大小,比如恒星计数、气体分子的无线电观测等,不过映射银河系更好的方法,是直接测量遍布银河盘面大量恒星与我们的距离,比如造父变星(Cepheid):一种亮度极其规律变化的年轻恒星(通常不到3 亿年),且燃烧温度比太阳高10,000 倍。

波兰华沙大学团队便透过监测天空近20 亿颗恒星亮度变化的“光学重力透镜实验”(Optical Gravitational Lensing Experiment,OGLE)望远镜,分析2,431 颗造父变星,描绘出迄今为止最准确的银河系3D 地图。

▲光学重力透镜实验望远镜。(Source:Krzysztof Ulaczyk (more work on Wikimedia Commons: Kszulogaleria) [ CC BY-SA 2.5 ], via Wikimedia Commons)
▲光学重力透镜实验望远镜。(Source:Krzysztof Ulaczyk (more work on Wikimedia Commons: Kszulogaleria) [ CC BY-SA 2.5 ], via Wikimedia Commons)

造父变星的亮度变化与自身脉动周期息息相关,周期从数小时至数十天不等,科学家可从中推出造父变星的内秉光度(intrinsic luminosity),再透过比较视亮度(apparent brightness)和内秉光度的差别来确定距离。

从首图可看出银河系扭曲的盘面呈S 形结构,距离银河中心约6 万光年的恒星相对于银河系中心来看,几乎往盘面上方或下方位移达5,000 光年远,此外,我们所处位置的盘面上下厚度约跨越500 光年,但在银河系边缘,厚度扩展至超过3,000 光年,银河系扭曲的程度比想像中惊人。

华沙大学研究生Przemek Mróz 说,盘面翘曲可能跟银河系周遭大量的卫星星系引力拉扯有关,也可能是由星系际气体、或与暗物质相互作用所引起。

这项研究除看清银河系的翘曲程度外,也发现造父变星在太空常紧密地堆积在一起,且年龄相似,表明它们是从同一个恒星形成区域出生,帮助天文学家进一步厘清银河系的演化史。

新论文发表在《科学》(Science)期刊。

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作者: thinkou

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