正在阅读: 来吧,和银河系的恒星一起做运动
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

来吧,和银河系的恒星一起做运动

来源:光明网2018-05-29 19:09

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

    来吧,和银河系的恒星一起做运动

    恒星在银河系盘面上不均匀地分布着,它们在不同半径处绕转银心运动时速度相差无几,但它们自身也有一定的随机运动。那这个随机运动有规可寻吗?科研人员利用郭守敬望远镜(LAMOST)和Gaia卫星的数据研究了这些恒星的物理机制。本期,我们特邀俞锦程博士后进行科学解读。

    在晴朗的夏夜,我们一抬头便可以望见一条银白色的带子挂在空中,因其似河,古人称之为银河,而西方人则称之为牛奶路(Milky Way)。这些不同的称谓也体现了彼时人们对银河的认识与猜测。

来吧,和银河系的恒星一起做运动

    图1. LAMOST上的银河拱桥 陈颖为拍摄

    人们对银河与宇宙的认识逐渐加深,时至今日,我们已知银河系包括了上千亿颗恒星,我们所在的太阳系就位于银河系中。

    银河系是个棒旋星系,其中央是个类似“棒”的结构,其外则是个“盘”,出了银河系中心区域,外围的大部分恒星都集中在薄薄的盘面上。银盘厚度约为1-2千秒差距,作为比较,银盘最远可以延伸至距离银心接近20千秒差距。

    恒星并非均匀地分布在银盘上,在某些区域会密集些,某些区域稀疏些,这些密集的区域宛如一条条的旋臂,而旋臂结构的出现又深刻影响了银盘的运动学性质。

来吧,和银河系的恒星一起做运动

    图2. 银河系结构(示意图)

    尽管银盘上的恒星在盘面上分布并不均匀,但是它们都以一个相对恒定的速度绕着银河系中心旋转,即使距离银心不同半径处的速度也都相差无几。而各个恒星或多或少地偏离这个绕转速度,有些恒星运动得更剧烈,而有些恒星则显得比较平静。因此,盘上的恒星除了一个整体的绕转运动,还表现出一定的随机运动。

    那么,恒星偏离整体绕转速度是完全随机、无规律的吗?年轻人好动,老年人好静,然而,这些恒星的表现恰恰相反。天文观测表明,盘上恒星的随机运动强弱随着年龄的增加而增加。

    有些科学家通过比对其它年轻的星系,认为银河系早期盘上的气体湍动更强,此时形成的恒星“继承”了气体分子的剧烈的随机运动,也显得更“好动”;而年轻的恒星形成之时,盘上气体的湍动较小,它们的运动显得更为整齐划一。

    而更多科学家认为,不同年龄的恒星在形成之时,具有相似程度的随机运动,它们的差异是由动力学效应造成的。

来吧,和银河系的恒星一起做运动

    图3. 恒星在分子云中形成时的随机运动(示意图)π 绘制

    天文学家发现银盘上的旋臂以及银盘附近的巨分子云会显著地增强盘上恒星的随机运动。可以想见,年老的恒星经历了更长时间与旋臂和巨分子云的相互作用,它们的随机运动得以大大增强,而年轻恒星更多保留了它们出生时的印记。

来吧,和银河系的恒星一起做运动

    图4. 不同年龄恒星的随机运动(示意图)π 绘制

    天文学家通常把恒星的随机运动类比为气体的热运动,恒星随机运动越强,代表它们越“热”,因此,人们也把这个动力学效应称为银盘的加热机制。

    验证这些想法很自然的手段就是直接分析不同年龄恒星的随机运动情况。然而,这些好动的恒星在地球上看来却几乎是恒定不动的,即使借助普通的望远镜,我们能得到的速度也有很大的误差。

    国家天文台的研究人员借助LAMOST和Gaia卫星的数据,精确地计算出了恒星的速度,从而分析出了不同年龄恒星的随机运动的强弱。他们的结果很符合银盘的加热机制,也验证了大部分科学家的观点。而随着Gaia的进一步观测,我们相信,更多关于银河系结构与演化的奥秘会逐步得以解开。

    作者简介:

    俞锦程于2012年获得中国科学院上海天文台博士学位,2012至2016年期间在智利天主教大学从事博士后工作,2016年成为国家天文台LAMOST冠名博士后。他的主要研究方向为星团的动力学演化以及银河系结构与演化。

    本期编辑:邵婷

    论文来源:https://arxiv.org/abs/1712.03965

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 第四届链博会:人工智能赋能千行百业

  • 上海大歌剧院竣工 “中国扇”首次完整呈现

独家策划

推荐阅读
瑞士巴塞尔大学科学家研制出一款多功能纳米递药机器人,由推进模块和有效载荷模块构成,两种模块可重复使用,并能够自行组装。
2026-06-24 09:58
从“双链贯通”升级为“四链融合”,折射出中国推动科技创新与产业创新深度融合的有力步伐。
2026-06-24 09:48
该成果通过改善帕金森患者最难治疗的行走障碍,开启了个性化神经调控新篇章。
2026-06-24 09:47
国家卫生健康委23日印发《营养指导员服务技术指南(试行)》,针对营养指导员提出营养监测与调查、膳食营养状况评价、营养咨询与指导、营养配餐、营养科普教育等五方面工作的技术能力要求。
2026-06-24 09:46
国家粮食和物资储备局23日发布的最新数据显示,随着夏粮陆续收获上市,旺季收购正逐步展开。
2026-06-24 09:44
瑞典哥德堡大学和查尔姆斯理工大学研究团队在人工智能(AI)应用方面取得新成果,教会一款名为SmartTrap的AI系统使用光学镊子,从而让光镊实现了全自动运行。光镊是一种利用高度聚焦的激光束来操控微小物体的技术,其操作对象包括单个DNA分子、活细胞以及其他直径远小于发丝的微观粒子。
2026-06-23 09:40
“十五五”规划纲要提出,建立健全数据产权、流通利用、收益分配、安全治理等数据要素基础制度。
2026-06-23 09:38
上午9时,随着小浪底水利枢纽3个闸门徐徐升起,巨大水流喷涌而出,在空中形成层叠奔涌的排浪,轰鸣着冲向水面——2026年度黄河调水调沙正式启动。
2026-06-23 09:35
2026年,发布《高端科学仪器创新发展行动计划》,推进“AI+”赋能仪器创新,鼓励建设全自动“黑灯”实验室等前沿科研新范式……灵心巧手(北京)科技有限公司联合创始人左家平举起一款灵巧手向记者介绍:“我们最轻的灵巧手只有370克,但它能提起50公斤重物。
2026-06-23 09:34
中国散裂中子源科学中心与港澳8所高校合作共建大湾区首台同步辐射光源,所有谱仪面向港澳全面开放,港澳用户完成实验课题超过100项,产出系列重要成果。据了解,2025年,“深圳-香港-广州”创新集群首次跃居全球创新指数第一,“澳门-珠海”集群连续两年入围全球百强,国际科技创新中心地位进一步凸显。
2026-06-23 09:30
准确来说,“原位纳米晶限域”是一种让晶体在生长过程中“长得好又长不大”的精细调控技术。科学家在材料结晶前,预先混入一种可聚合配体,它在晶体刚冒头时原位形成一张分子级的“网”,网眼便是晶体生长的唯一空间。
2026-06-23 09:29
这就是“管中窥豹”的困境,也是当前AI辅助荧光成像面临的核心难题。团队的解决思路颇具巧思:提出了一种全新的通用型荧光成像复原网络LargePNet。
2026-06-22 09:45
6月20日,中技船舶首批9艘新能源船舶集中试航仪式在广西南宁港举行。9艘船舶包含无人驾驶智慧船、商用作业船、民用休闲船,适配执法巡逻、景区观光等各类场景,助力内河航运绿色转型。新华社发
2026-06-22 09:44
法国“科技万岁”科技创新展6月20日在巴黎闭幕。法国“科技万岁”科技创新展创立于2016年,是科技创新和初创企业的重要展示平台。图为一名男子在“科技万岁”科技创新展上体验VR设备。新华社发
2026-06-22 09:44
英国《新科学家》周刊网站在近日的报道中指出,科学家正奋力探索多条有望恢复听力的道路,新一代治疗技术正在集中爆发。对于重度或极重度听力损失者,人工耳蜗植入也能极大改善他们的生活质量。
2026-06-22 09:44
在全球产业链、供应链面临复杂性和不确定性的背景下,第四届中国国际供应链促进博览会(以下简称“链博会”)如期而至。本届链博会首次设立人工智能专区以及升级的“数智科技链”,让联合国贸易和发展会议资深经济学家梁国勇高度期待。
2026-06-22 09:44
历时8年、由全球多个机构38位科学家共同完成的一项国际研究发现,线粒体并非通过简单扩散为细胞核提供能量,而是铺设“专线”供能,即通过一种此前未知的直接物理连接将能量分子定向输送至细胞核。
2026-06-18 10:33
近日,2026年上海国际养老、辅具及康复医疗博览会落幕。本次展会直观印证,人工智能既是夯实基础养老保障的务实抓手,更是释放银发经济增长潜力的核心引擎。
2026-06-18 10:32
奇索姆不会中文,叶子不会英文,但这并没有妨碍两人在短短几分钟内就交上了朋友,她们的“秘密武器”正是人工智能(AI)。
2026-06-18 10:29
高精度感知技术如何打破实验室的“围墙”,深度融入我们的日常生活?答案,就藏在量子科技与芯片工程的交汇点——让量子“住”进芯片。
2026-06-18 10:28
加载更多