中國國家天文台科研人員首次展示銀河系恆星盤驚人的翹曲結構


中國科學院國家天文台陳孝鈿博士、鄧李才研究員、劉超研究員等人聯合澳洲麥考瑞大學(Macquarie University)理查·德·迪何銳思(Richard de Grijs)教授及北京大學王舒博士組成的國際合作團隊首次向人們展示出銀河系恆星外盤驚人的翹曲結構。

星系盤並非我們想像的那樣,是一個很平的圓盤子,而是處於一個不穩定的狀態。在外盤處,巨大的星系盤會逐漸向上或向下捲起,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。大量觀測表明,大約三分之一的河外盤星係都或多或少的展現出翹曲形狀,銀河係是否也是如此呢?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,但是關於恆星盤的形狀一直缺少直接的證據。

測量銀河系外盤的距離是十分困難的,而準確的距離才能讓我們確信外盤的形狀。陳孝鈿博士談到,造父變星是一類中等質量的年輕脈動變星,比太陽重三至二十倍,亮約幾萬倍。由於它們的脈動週期和光度嚴格相關,因此可以精確測定距離,精度可達到3~5%。陳孝鈿等人去年發佈的第一個紅外全天變星星表包含了上千顆銀河系造父變星,這批像珍珠般寶貴的恆星正是指示銀河系年輕恆星盤的形狀的絕佳示蹤體。

迪何銳思教授指出,1339顆造父變星猶如明燈一樣點亮了被煙霧籠罩的銀河。從立體分佈圖中,他們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型;如果面向銀心並讓北銀極朝上,那麼左手邊的銀盤會朝上(北)捲起,右手邊的則相反。不僅如此,他們還發現,從銀心向外翹曲呈現複雜的進動現象。出乎意料,造父變星的恆星盤結構和銀河系氣體盤的結構非常一致。而更重要的是,這個翹曲的S形狀還存在逐漸扭轉的螺旋樣式。

國家天文台劉超研究員表示,儘管翹曲現像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。一種可能的解釋是外盤受到某種轉矩作用而形成。 轉矩假說可以解釋複雜的翹曲進動現象,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。

銀河系恆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。

【圖、文:節錄自中國科學院國家天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《自然·天文》期刊

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