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太空中的数学美感,银河系中已知最大的气态结构

2020-11-13 46 11/13

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1879年,天文学家本杰明·古尔德发现了天空中的一个环,其直径约为3000光年,由尘埃、气体和年轻的恒星组成——相互连接的恒星群。现在,一个新的发现打破了我们对它的理解,这个气态结构在150年之前就被称为古尔德带了。

根据盖亚银河系测绘调查收集的数据,古尔德带只是一个更大的结构的一部分。这一结构包括巨大的蛇形气体和尘埃波,长9000光年,宽400光年,在银河系平面上方和下方延伸500光年。

这个结构新命名为拉德克利夫波,以哈佛大学的拉德克利夫高级研究所的名字命名,该研究所对包括古尔德带中发现的许多恒星群都进行了研究。

拉德克利夫波是银河系中发现的最大气态结构,不过不是银河系中最大的结构。例如,费米伽马射线气泡跨越50000光年。

史密森学会的天文学家、拉德克利夫高级研究所科学项目联席主任阿莉莎·古德曼说:“没有天文学家期望我们生活在一个巨大的、波形气体群旁边,也没人期望这个气体群构成了银河系的一部分。”

“当从3D角度从上往下看时,我们第一次意识到拉德克利夫波有多长有多直,我们完全震惊了——但从地球看,它是标准的正弦形。波浪的存在迫使我们重新思考我们对银河系3D结构的理解。”

盖亚卫星于2013年发射,此后一直在收集数据,以绘制出银河系最精确的3D地图。这是研究人员正在研究的,他们试图更好地了解古尔德带的结构,来确定它是否确实在三维角度上是一个环。

他们还利用最近开发的基于恒星颜色的技术,绘制了周围尘埃的3D分布图,并准确测量了恒星群的距离——在恒星自身重力作用下,尘埃和气体团会坍塌形成新恒星。

然而,当他们仔细观察数据时,他们意识到他们正在研究这些相互关联的区域的结构,也是一个比古尔德带本身大得多的气体结构。

奥地利维也纳大学的物理学家和天文学家说:“相反,我们观察到的是银河系中我们所了解的最大气体结构,不是环,而是由巨大的起伏的丝线组织起来的。

"太阳距离拉德克利夫波最近的点只有500光年。它一直就在我们眼前,但我们直到现在才看到它。

(Alve et al., Nature, 2019)

如果你从上到下看(显然我们不能实际地这样做,但我们可以使用计算机生成的地图模拟透视),拉德克利夫波或多或少是一条直线。回到银河系平面侧边看看,它会有一个令人印象深刻的曲折摆动。

这是一个奇特的形状,人们不完全清楚它是如何来的。阿尔维斯说:“它可能就像池塘里的波纹,好像有非常巨大的东西落在我们的银河系里。”

我们知道这样的事情是可能的。盖亚的数据也帮助识别了银河系圆盘上的巨纹,是与10亿年前一个矮星系碰撞形成的。但研究小组的论文没有对可能形成拉德克利夫波的事件进行猜测,但这些调查可能为未来研究提供基础。

研究小组认为,拉德克利夫波有时(无害地)与太阳互动。阿尔维斯说:“(太阳)在1300万年前穿越猎户座时,经过了一个超新星。再过1300万年,它将再次穿越这个超新星,这有点像我们在‘冲浪’。”

作者: Michelle Starr

FY: 董美慧

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