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

  • “黑科技”守护铁路行车安全

  • 冬游“神州北极”漠河

独家策划

推荐阅读
为揭示东亚古人类的技术智慧与演化脉络提供了关键证据。
2026-01-30 09:37
中国气象局29日发布《2025年中国风能太阳能资源年景公报》。公报显示:2025年,全国风能资源为正常年景,全国太阳能资源总体为偏小年景。
2026-01-30 03:30
想象一下手电筒的光:柔和而四散,照亮着前方。激光,就像一束训练有素的光——所有光粒子步调一致,朝着同一个方向前进,能量高度集中。这种特性让激光能完成普通光做不到的“精细活”,从超市扫码器到医院手术刀,从光纤通信到舞台灯光秀,背后都有它的身影。
2026-01-30 03:30
激光技术被誉为20世纪“四大科技发明”之一。聚焦真空紫外非线性光学晶体材料领域基础研究和关键核心技术,中国科学院新疆理化技术研究所(以下简称“新疆理化所”)潘世烈团队成功研制出氟化硼酸铵(ABF)晶体,首次实现直接倍频真空紫外激光158.9纳米输出,创造了该领域世界最短输出波长纪录。相关成果于29日在国际学术期刊《自然》发表。
2026-01-30 03:30
开慧镇党委书记杨骏介绍,依托科技小院,全镇形成科技养殖示范点5处、示范户24户,带动村民增收1800余万元,并发展起梅花鹿、鹌鹑等特色养殖产业。在博乐市区西南方向四五公里处的荒漠化草原上,科技小院还开辟了200多亩的试验场,将这里作为科研攻关的第一线。
2026-01-30 09:17
科研人员将种子放入冷库储存。例如,千年种子库与中国西南野生生物种质资源库就通过人员交流、技术培训、资源备份、联合研究等,共同推进生物多样性保护。
2026-01-30 09:16
寒冬时节,云南省元江哈尼族彝族傣族自治县龙潭社区番荔枝种植基地里却热火朝天,一颗颗“冬日限定”的番荔枝被采摘、装箱,销往全国各地。
2026-01-30 09:14
“相对拥有百年历史的《科学》,《工程》才走过第一个十年。未来十年,我们要争取与世界顶级刊群比肩。”周济表示,这条路需要时间,以及学术评价观念、出版生态与国际化运营能力的协同推进。
2026-01-29 02:45
工业和信息化部28日公布,2025年,我国通信业实现平稳增长,产业结构持续优化,用户规模实现量质双升,5G、千兆等新型信息基础设施建设加快部署。
2026-01-29 02:55
中国科学院物理研究所近日发布《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》(以下简称“报告”),这是国际上首份针对高温超导带材发展的系统性战略报告。
2026-01-29 02:55
2025年,山东省实现地区生产总值10.3万亿元,比上年增长5.5%。亮眼的成绩单,离不开创新动能持续发力。齐鲁大地上,科技创新和产业创新融合发展成果正在厚积薄发,新质生产力加速崛起,转型动能持续增强,高水平创新型省份建设的目标正在逐步实现,向着“十五五”征程稳步进发。
2026-01-29 02:45
近期,多家外国科技公司宣布计划将人工智能及数据中心送往太空,引发了科技界的热烈讨论。这一看似在科幻电影中才会发生的场景,已逐步从设想转变为现实。
2026-01-29 02:55
手机厂商将投入更多精力,通过形态变革、差异化外观设计、联名合作等,更好地满足用户的情绪价值需求,激发消费者购买欲望。
2026-01-29 09:02
截至2025年底,全国累计发电装机容量38.9亿千瓦,同比增长16.1%。2025年,风电光伏累计装机历史性超过火电,截至12月底已超出约3亿千瓦。
2026-01-29 09:01
1月27日上午,中国科学院大学星际航行学院揭牌仪式在中国科学院与“两弹一星”纪念馆举行,标志着该学院正式成立。从“东方红一号”划破天际到“祝融号”漫步火星,中国人的航天梦从未停止。
2026-01-28 02:45
2025年,我国区域科技创新布局更加优化,三大国际科技创新中心建设进入新阶段,区域科技创新中心建设取得新成效。
2026-01-28 02:45
打破产业间的壁垒,鼓励跨领域、跨行业的融合探索,推动资源要素的自由流动与高效配置,不仅能盘活存量资源、激发增量活力,更能催生具有引领性的新产业、新模式、新动能。
2026-01-28 02:45
合肥是儿童文学作家许诺晨的家乡。合肥科学岛,是她所拥有的一座得天独厚的科学和科幻题材的“硬核基地”,由她来写量子少年这个题材,可谓“近水楼台”。《量子女孩》(中国少年儿童新闻出版总社2025年12月出版)是她献给“量子新城”合肥的一部“家乡书”。
2026-01-28 02:55
北京火箭大街展示与运控中心作为商业航天测运控中心、商业航天公共服务平台的空间载体,将为企业提供卫星运控服务和交流推介平台。
2026-01-28 09:15
水稻耐不耐旱,和叶子的厚实程度相关,这是由什么因素决定的?日前,中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队发现,水稻基因组中的三个耐旱基因可以“团队作战”,
2026-01-27 02:50
加载更多