正在阅读: 银河系从“二环”扩建到“五环”啦!
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

银河系从“二环”扩建到“五环”啦!

来源:光明网2018-06-27 10:09

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

    银河系从“二环”扩建到“五环”啦!

    千年之前,宋代词人秦观夜观星空,看到夜空中明亮的牛郎织女星,为淡淡的银河相隔。触景生情,写下了后世广为流传的“纤云弄巧,飞星传恨,银汉迢迢暗渡”。时光辗转,秦观之后千年,人已不同,但景依旧。夏末秋初的晴朗夜晚,每每举头仰望,银河依旧高悬。

    尽管银河依旧,然而我们对于银河的认识在这千百年间已经发生了巨大的变化。古有银河为王母娘娘金簪化银河的说法,而如今,银河乃为众多恒星聚集而成的认识早已深入人心。后者的认识最早可以归功于意大利的科学家伽利略。四百多年前,伽利略第一次将望远镜指向天空,将淡淡的银河分解成众多恒星的时候,才意识到银河是一条由无数恒星组成的“无水河流”。

银河系从“二环”扩建到“五环”啦!

    图1 赫歇尔手绘的银河系结构

    银河在整个星空中呈现怎样的结构呢?两百年前,天王星之父赫歇尔通过天文望远镜将天上的星星数了一遍,有些地方星星多,有些地方星星少,而且绝大多数星星都集中在一个扁平的盘状区域里,这就是我们的银河系。尽管我们身处在银河系之内,但却不能识其庐山真面目。我们的银河系到底有多大?我们的太阳系到底处在银河系的“二环”边上还是“五环之外的郊区”?科学家们在探索这些问题的路上从未停止过脚步。

    在过去的几十年当中,天文学家普遍认为银河系的半径约为5万光年,它的中心附近存在一个棒状结构,外面呈现盘状结构(银盘)、四周被较稀疏的恒星包裹(银晕),太阳距离银河系中心约为2.5万光年。之前人们认为银盘在距离银河系中心约5万光年处有一个清晰的边界,在这个边界处银盘恒星的数目骤然下降,如同银盘在此处被切割掉。

银河系从“二环”扩建到“五环”啦!

图2 银河系示意图 来源https://www.davidreneke.com/

    但是近年来,一些观测在这个边界之外陆续发现一些属于银盘的年轻恒星,这似乎暗示银盘的边界应该更大。要证实这点还需要对更多、更远的恒星进行统计。因此,直到LAMOST这样能够获得数百万条恒星光谱数据的项目出现,才真正意义上开启了精确研究银河系结构和演化的新篇章。

    LAMOST 是大天区面积多目标光纤光谱望远镜的英文缩写,位于国家天文台的兴隆观测站。它能够对4000个天体同时进行观测,是目前天体光谱观测效率最高的望远镜之一。

    到目前为止,LAMOST望远镜已经成功“捕获”了900万余条恒星的光谱数据,建成了世界上最大的恒星光谱库,这些数据正助力天文学家逐步揭开银河系的神秘面纱。利用这些大样本恒星数据开展细致地数据筛选和严谨地统计分析则是探索银河系真面目的至关重要一环。

银河系从“二环”扩建到“五环”啦!

图3 银河下的郭守敬望远镜 陈颖为拍摄

    2017年底国家天文台刘超研究员等率先利用LAMOST数据向传统认知发起挑战,通过应用复杂统计手段精确清点银河系外围恒星的数目,他们成功绘制出银盘外围的空间结构剖面图(见图4)。

    从图中可以看出,银盘的恒星数目虽然在随着银盘半径减少,但并没有在5万光年处停下来,而是一直延伸到距离中心6.2万光年处(图中红色和白色的区域是银盘,蓝色是银晕)。 这比教科书上一直以来引用的半径大了约四分之一!

银河系从“二环”扩建到“五环”啦!

图4 银盘外围的空间结构剖面图

    在此结果之后,由西班牙加那利天体物理研究所(IAC)马丁·洛佩兹-科雷多伊拉博士和中国科学院国家天文台王海峰博士、刘超研究员等人组成的国际研究团队又进一步利用LAMOST和SDSS获取的海量恒星光谱,再次改写了银盘尺寸,发现包含了银河系中大多数恒星所组成的盘状结构可能比天文学家之前认为的大很多,半径可能达到约10万光年,这意味着我们所在的“家园”——银河系的疆界比之前认识的又有了很大拓展。

银河系从“二环”扩建到“五环”啦!

图5 人们认识的银盘大小的变化(示意图) 制图:元博

    天文学家如何能发现并确认银河系有着如此遥远的领地呢?在已获取的LAMOST和SDSS恒星光谱数据中,越遥远的地方能被采样的恒星就会越少,很难再用统计的方法清点银河系外围的恒星数目,可这难不倒我们聪明的天文学家,他们另辟蹊径,对少数遥远恒星进行分析,发现有相当比例距离银河系中心约10万光年处的恒星仍拥有银盘恒星的“家族特征”(金属成分较高,天文学家通常把除了氢和氦以外的所有元素都叫“金属”)。这就确认了银盘的边界足足扩展到了10万光年。

    这项新研究提供了有关银盘恒星构成的新认识,以及银河系尺寸更为精确的数据测量。银河系尺寸的不断改写促使天文学家重新审视星系形成及宇宙演化的一般规律。

    英国诗人约翰·济慈曾经沉醉于彩虹的炫目色彩, 在牛顿把彩虹还原成了三棱镜下的光谱时,他非常失望恼火。认为牛顿完全破坏了彩虹的诗意。他在长诗《拉米亚》中写道:“天空中曾有一道令人敬畏的彩虹,我们知道了它的质地、它的纹理,它就被归入单调无聊的平常俗物。” 其实那是因为济慈没有理解科学之美。

    如今,银河早已不是当初传说的金簪,而是众多恒星的集合。我们不仅感叹银河横跨时空的宏大和广漠,更是感叹千亿恒星在宇宙规律驾驭下所表现出的结构之美。它们背后还有很多秘密等待我们去发现、去探索…

    作者介绍:刘超,中国科学院国家天文台研究员。北京大学计算机科学系硕士,中国科学院国家天文台博士。曾在德国马克斯普朗克天文研究所从事博士后研究,参与欧洲空间局Gaia项目研究。2012年回国后,主要使用LAMOST巡天数据开展星系动力学、银河系、星际消光和恒星等方面的研究。

    文字编辑:苟利军、京一

    文章排版:小姚

[ 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

  • 北京通州站正式投用

  • 渝西水资源配置工程全线通水

独家策划

推荐阅读
2024年,中国制造业顶压前行、向新向优,制造强国发展指数与德国和日本处于同一区间,进入全球制造强国第二阵列,成为继美国、德国、日本后第四个迈入全球制造强国行列的国家。
2025-12-31 08:56
突破性成果勾勒出我国高水平科技自立自强的清晰轨迹。
2025-12-31 08:58
“预计元旦期间,我国大部地区降水较弱,但中东部将出现显著降温,南方地区湿冷感明显。
2025-12-31 09:12
12月30日,中国气象局召开新闻发布会,专题发布《全球气象发展报告2025》(以下简称《报告》),呈现2024年全球气象发展态势。
2025-12-31 09:04
北斗三号全球卫星导航系统组网阶段的主要目标是把卫星建好,运行阶段的主要目标则是管好、用好。
2025-12-31 09:03
光明日报北京12月29日电 记者姚亚奇29日从国家林草局获悉,“十四五”期间,我国采取有力措施,加快推进林草种苗振兴,收集保存林草种质资源14.74万份,较“十三五”末增长180%,我国重要乡土树种草种和珍稀濒危林草种质资源得到有效保护。
2025-12-30 09:23
由自然资源部南海生态中心联合相关单位共同编制的《黄岩岛珊瑚礁生态调查报告》29日在京发布。报告基于船舶走航、潜水调查、卫星航空遥感、原位观测等方式,结合历史数据分析,对黄岩岛珊瑚礁生态状况进行了调查评估。
2025-12-30 09:23
松花江畔,风机和光伏正齐齐出力,一端是新能源电力源源不断产出;另一端,化工装置稳定运行,“绿色石油”涌流而出。
2025-12-30 09:37
执行中国第42次南极考察任务的“雪龙”号极地科考破冰船于北京时间29日顺利抵达秦岭站海域,并开展卸货作业。
2025-12-30 09:32
研究人员在火星发现了适合人类探索的浅层水冰的痕迹。研究团队借助高分辨率轨道影像,对火星地貌进行了研究,并在中纬度的亚马孙平原发现了埋藏深度不足1米的冰痕迹。易获取的冰能够让宇航员在火星长期生存与工作期间,制备饮用水、可呼吸的氧气、燃料及其他必需品。
2025-12-30 09:27
截至12月28日,新疆油田2025年二氧化碳注入量突破100万吨,成为我国首个实现年注碳百万吨的油田。”新疆油田公司执行董事、党委书记石道涵介绍,油田年注碳量从2022年的12.6万吨跃升至2025年的100万吨,已累计注入二氧化碳超200万吨。
2025-12-30 09:26
12月26日,我国首个覆盖6种轮状病毒血清型的六价轮状病毒疫苗在湖北武汉完成首剂接种。
2025-12-29 10:23
美国哈佛—史密森尼天体物理中心天文学家利用美国国家航空航天局(NASA)的哈勃空间望远镜,首次观测到围绕年轻恒星运行的迄今最大原行星盘——IRAS 23077+6707。
2025-12-29 10:10
2025年12月27日0时07分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射风云四号C星(03星),卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2025-12-29 10:07
中国科学院空天信息创新研究院研究员王振友团队联合四川省文物考古研究院等机构的科研人员,自主研制了显微时间门控拉曼光谱仪,并利用该仪器对三星堆出土的4块象牙碎片进行无损检测,揭示了象牙在长期地质作用下的老化过程。
2025-12-29 10:01
近期,工信部发布《场景化、图谱化推进重点行业数字化转型的参考指引(2025版)》,聚焦14个重点行业,绘制企业数字化转型“场景导航图。
2025-12-29 09:59
当日,石景山区AI for Science平台正式上线,该平台由枫清科技携手火山引擎联合打造,以AI驱动科研机构与企业的科研效率革新,降低科研门槛。
2025-12-27 20:21
记者25日从国防科技大学获悉,该校磁浮团队近日在磁悬浮试验中,成功在两秒内将吨级试验车加速至700公里/小时。测试速度打破了同类型平台全球纪录,成为全球最快的超导电动磁悬浮试验速度。
2025-12-26 10:08
12月24日,中国科学院重大科技基础设施“载人潜水器与海上作业母船”用户委员会2025年度会议披露:我国“深海勇士”号、“奋斗者”号、“蛟龙”号三大载人潜水器全年完成314次深潜,累计下潜总量达1746次,2026年将向2000次目标稳步迈进。
2025-12-26 10:05
日前,国家自然科学基金委员会在北京召开国家自然科学基金首批重大非共识项目遴选会议,标志着重大非共识项目正式启动试点。国家自然科学基金委员会将深入实施并持续优化重大非共识项目遴选机制,引导广大科研人员聚焦高水平原创性科研工作狠下功夫。
2025-12-26 09:59
加载更多