首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

银河星波荡漾

来源:光明网2018-07-25 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

    银河星波荡漾

    银河系是宇宙中人类赖以生存的家园星系,更是承载了千亿颗“太阳”(恒星)生死轮回的大舞台。随着科学技术的不断进步和天文仪器的日益强大,天文学家在认识银河系大小、描摹银河系画像的道路上不断推陈出新,一次次改变着人类对于银河系的认知,驱动着我们推开银河系“大门”的好奇心。

    让我们跟随天文学家走进去,看看银河系的家庭成员——千亿颗“太阳”每时每刻进行着怎样的运动?上演着怎样的精彩节目?

银河星波荡漾

    图1:LAMOST望远镜与银河 摄影:陈颖为

    银河里的千亿颗太阳

    银河系在宇宙空间中一边旋转一边飞驰,像一个巨大的飞盘,沿着一条复杂而奇妙的路线在太空运转着。银河系里的上千亿颗恒星由于受到足够的引力围绕银心做公转运动,同时却并不安分地在一定范围内做随机运动,离开队伍四处“溜达”的情况时有发生。这些盘面上恒星的不安分随机运动,帮助天文学家认识到银盘既不光滑也不对称。

    银河系里的恒星有的如太阳一样霸气“独行”;有的则成双入对或三五成群结伴而行;亦或是成百上千颗恒星组成小集团群舞。在银河系将近一百四十亿年的生命史册中,千亿颗恒星生生死死,上演了无数次的悲欢大戏,每一颗恒星都在其有限的生命时空里尽情绽放。

    银河系分家

    银河系就像一个住满星星的“社区”,为了方便对它们开展“人口普查”,我们可以根据离银河系中心远近将银河系家园划分为一区、二区、三区。如图2所示,显然我们的太阳属于银河系一区的恒星成员。

    然而,由于望远镜的局限性,天文学家对银盘上恒星运动的跟踪和探索目前只局限于太阳邻域附近的一区地盘内,探究远离太阳系外盘的二区、三区的恒星成员都在跳着怎样的“舞蹈”,则是天文学家需要往前迈进的一步。

银河星波荡漾

    图2:银河系分区示意图

    LAMOST千里眼窥星波

    LAMOST(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜的英文简称)是我国科学家自主创新研制的光学天文望远镜,位于河北兴隆,目前已获取1000万余条光谱数据,成为世界上最大的具有传承价值的恒星光谱数据库,为天文学家研究银河系形成、结构与演化以及河外天体星系等前沿领域提供了极佳的资源。

    借着这双“火眼金睛”,近期国家天文台王海峰博士、邓李才研究员等人与美国、西班牙的国际合作者一起利用LAMOST数据首次揭示了银河系二区的恒星运动分布特征。他们成功获取了在银河系一区、二区的范围内恒星在盘面上的水平运动、绕银心的旋转运动以及垂直银盘的上下运动特征(三维速度)。

    如图3所示,首先清晰可见的是,银河系一区、二区内大范围的恒星在银盘水平方向上的运动速度呈现波浪型震荡,在距离银心较近的区域和较远的区域上速度呈现交替运行的特征,如同水波一样间隔性运动。同时在二区范围内的银盘北边还存在一个 “小团队”在水平方向上远离银心“跑步”(也称为速度子结构),就意味着这个小团队的恒星正在远离我们游走。

银河星波荡漾

 

    图3:水平运动示意图 绘图:charcoal

    此外,一区、二区内的恒星旋转速度呈现阶梯状分布。在接近3万光年的区域,银盘上面的恒星成员比盘下面的恒星转动得更快,而在3万光年以外,盘下面恒星成员比盘上面恒星成员转动得更快。就像盘面上下的星星们在较劲赛跑一样。(如图4)

银河星波荡漾

    图4:旋转运动示意图 绘图:charcoal

    如果我们继续观察恒星们的上下运动,就会发现太阳位置以内的一区恒星成员都在朝向盘面前进,也就是说北边的恒星队伍和南边的恒星队伍相向而行,仿佛太阳在召唤同伴们集合了一样。然而在太阳位置之外的二区恒星队伍却表现的异常团结,一个个都在整齐划一的向上运动。

银河星波荡漾

    图5: 上下运动示意图 绘图:charcoal

    “秋风萧瑟,洪波涌起。日月之行,若出其中。星汉灿烂,若出其里。” 正如曹操《观沧海》中所言,水天如出一辙,没想到银河里的千亿颗“太阳”也如海水般连绵起伏,星波荡漾。

    推波助澜的幕后猜想

    一石激起千层浪,那么激起这千亿颗“太阳”如此波动的“石”会是什么呢?

    天文学家分析认为银盘面上恒星运动似乎不太可能是由周围的“邻居”和银河系相互作用引起的,也不太可能是银河系旋臂的作用。天文学家推测这些非对称的运动很有可能是由银河系外盘的弯曲结构引起,亦或是银河系里弥漫的不发光物质相互作用导致的。

    看到更远处

    在此之前,由于望远镜观测到的星星数量相对较少,不能很好地普查银河系的二区地盘,也没有较为准确的自行数据库协助,因此天文学家对银河系恒星运动的了解最远只到太阳以外4000光年左右的位置。

    作为LAMOST的强劲外援,Gaia(盖亚卫星),是欧洲太空局发射的空间望远镜,主要负责对银河系全天进行“人口普查”。而王海峰等人借助LAMOST的光谱数据在Gaia望远镜的第二批数据来临之前,占领科学先机,首次探索了更遥远的地方,看到了太阳位置之外16000光年处银河系恒星成员的舞动特点。

    在未来的数年内,有LAMOST与Gaia两大利器的辅佐,天文学家将如添双翼,逐步探清银河系的每一方寸土,带着我们的视线飞向宇宙更深处……

    作者简介:王海峰,2013-2018年硕博连读毕业于国家天文台,指导老师为刘超、邓李才研究员。即将成为西华师范大学天文系成员、中科院天文大科学中心LAMOST 特聘青年研究员。研究方向:银河系化学动力学结构、天文统计学。

    李双,中国科学院国家天文台工程师,LAMOST运行和发展中心宣传主管。

    致谢:本文作者感谢赵永恒研究员和王丹副研究员对文章提出的宝贵意见。

    文字编辑:李海宁

    美编:彼得堡

[ 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

  • 江苏:系统布局 机器人产业“加速跑”

  • 湖南长沙:校园民俗活动迎接“二月二”

独家策划

推荐阅读
“遥感是人们在距离和感官上的延伸,是认知地球、探查资源、监测环境的重要技术手段。本次活动由全国科学道德和学风建设宣讲教育领导小组主办,中国科协科学技术传播中心、湖南省科学技术协会、中南大学、光明网联合承办。
2026-03-20 09:42
每年春季,花粉过敏会给不少人带来困扰。该检测试剂盒采用微量血清特异性洋白蜡花粉过敏原IgE定量检测,用以辅助诊断,成为目前用于花粉症精准诊断的主要方法。
2026-03-20 09:39
3月18日,记者从新疆电力交易中心有限公司获悉,自2010年启动“疆电外送”以来,新疆累计外送新能源电量已达3043.6亿千瓦时,约占总外送电量的三成。
2026-03-20 09:39
吕小康:从现实语义上看,情感AI既指能够识别、理解、模拟和响应人类情感的人工智能技术,也指基于这类技术设计和开发的情感智能体。吕小康:为引导青年群体健康使用情感AI,还需要进一步加强协同治理,培育积极有益的陪伴型人工智能应用环境。
2026-03-20 09:36
据3月17日农情调度,全国早稻育秧已三成半,同比略快。据介绍,北方冬小麦当前的田管重点是继续促进弱苗转化升级,抓好病虫防控,防范春旱、倒春寒、干热风等灾害。“近日国家启动投放1000余万吨氮磷及复合肥储备,作为国家化肥储备重要承储主体,全国供销合作社系统农资企业积极按要求将储备化肥及时集中投放市场,稳定市场价格。
2026-03-20 09:36
小时候我们背过一句话:万物由原子组成。这一路走来,从质子的异常,到夸克模型的提出,再到量子色动力学和标准模型的建立,人类把物质拆解到了17种基本粒子的层级。曾获国家六部委回国人员成就奖、德国洪堡研究奖、吴有训物理奖、中国科学院优秀研究生导师奖。
2026-03-20 09:35
吴晓民(右一)团队在野外工作。藏羚羊曾广泛分布于高原全境,其漫长的演化史与复杂的种群波动,始终是全球动物保护与演化生物学领域关注的焦点。研究团队还通过生态位模拟,锁定了藏羚羊的生命庇护所——青藏高原北部的可可西里、羌塘高原等区域。
2026-03-19 10:11
通知明确,各城市群应优先选择具备条件的燃料电池汽车、绿色氨醇、氢基化工原料替代、氢冶金以及掺氢燃烧等应用场景开展试点,积极探索氢能创新应用场景,形成“1个燃料电池汽车通用场景+N个工业领域应用场景+X个创新应用场景”的氢能综合应用生态。通知要求,氢能综合应用试点以城市群为主体开展申报,城市群应立足自身资源条件,因地制宜、宜氢则氢,避免各场景一拥而上、低水平重复建设。
2026-03-19 10:10
2026中关村论坛年会将于3月25日至29日在北京举办。
2026-03-19 10:04
日前发布的《中国地热产业发展报告2025》显示,我国地热产业多元化利用格局正在形成。在地热供暖发展带动下,我国地热产业规模长期稳居世界第一。
2026-03-19 10:00
由于土豆块茎外形粗陋、埋于地下,又不见于《圣经》,一度被殖民者视为“魔鬼之根”或带毒之物。另一方面,随着城市扩张与人口增长,粮食压力加剧,土豆因高产、耐寒、适宜在小块土地种植而被人们重视。
2026-03-19 10:00
作者:刘琦 仇焕广(分别系中国人民大学助理教授,辽宁大学党委常委、副校长)  今年《政府工作报告》提出,“推进先进适用农机装备研发应用,打通农业科技推广‘最后一公里’”。
2026-03-19 09:59
为此,生态环境法典针对重点流域、重要生态单元设置专门规范,明确长江、黄河等重点区域一体化保护要求,建立协同机制。生态环境法典第三编第六章“生态退化的预防和治理”,整合水土保持法、防沙治沙法的有关规定,分为水土保持、防沙治沙两节。
2026-03-18 09:38
“‘两弹一星’不是孤立的科技突破,而是面向国家需求‘从0到1’的科技创新。本次活动由全国科学道德和学风建设宣讲教育领导小组主办,中国科协科学技术传播中心、安徽省科学技术协会、安徽农业大学、光明网联合承办。
2026-03-18 09:27
对于1型糖尿病患者而言,胰腺中那些负责分泌胰岛素、调节血糖的胰岛β细胞,被自身免疫系统错误地当成了“入侵者”,日复一日地遭受攻击,直至彻底损毁。这3个病例,分别代表中国乃至全球再生医学领域的3个“首次”——世界首例自体、中国首例异体、世界首例青少年再生胰岛移植治疗1型糖尿病。
2026-03-18 09:27
记者3月17日从国家能源局获悉,2026年1至2月,全社会用电量累计16546亿千瓦时,同比增长6.1%。从分产业用电看,第一产业用电量223亿千瓦时,同比增长7.4%;第二产业用电量10279亿千瓦时,同比增长6.3%,其中,工业用电量同比增长6.4%,高技术及装备制造业用电量同比增长10.6%;第三产业用电量3231亿千瓦时,同比增长8.3%,其中,充换电服务业、互联网数据服务业用电量增速分别达到55.1%、46.2%。
2026-03-18 09:26
当前,以家庭农场、农民合作社、龙头企业为代表的新型农业经营主体已成为“强农兴村”的中坚力量,发展成效显著。夯实联农带农长效机制,还需构建多层次、可落地的政策环境,让农业经营主体有动力、有能力、有底气带动小农户共同增收。
2026-03-18 09:26
在成都温江区,骑行爱好者李先生沿着北林绿道前行,穿梭在虫鸣鸟叫、淡淡花香之中。”  一幅幅充满生机的新春图景,正是成都加快建设践行新发展理念的公园城市示范区的生动注脚。
2026-03-18 09:26
分享几个故事,一起走进地球科学的世界。
2026-03-16 18:39
工业和信息化部、财政部、国家发展改革委日前印发《关于开展氢能综合应用试点工作的通知》。通知提出,通过城市群试点,将氢能应用场景由燃料电池汽车向交通、工业等具备条件的多元领域拓展。
2026-03-17 09:35
加载更多