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

  • 平均亩产592.6公斤!四川广汉市小麦获丰收

  • 河北衡水:新能源装机容量占比达77.17%

独家策划

推荐阅读
去年3月,他和团队在人类历史上第一次为引力子“画像”,那篇发表在国际权威学术期刊《自然》上的论文,就在这里诞生。
2025-05-16 10:55
星星“眨眼睛”,并不是“真身”在动,而是光线的折射率出现了波动,导致肉眼观察下的星星,与其“真身”所在位置的偏移距离在短时间内发生了变化。通常,白天发生的大气湍流更加强烈,导致折射率波动更大,星星“眨眼睛”也更频繁,只是我们观察不到。
2025-05-16 09:52
气象监测显示,5月12日以来,我国华北南部、黄淮地区等出现35摄氏度以上高温天气。中央气象台预计,16日起,我国黄淮中西部、华北南部等地部分地区将出现高温天气,19日至21日,高温天气强度增强、范围扩大,陕西关中盆地、河南中西部等地部分地区日最高气温可达37—39摄氏度,局地40摄氏度。
2025-05-16 09:51
科学家发现,将一段人类特有的基因片段插入小鼠体内,可以让它们的大脑长得更大。为了找出人类HARE5与黑猩猩的差异,Silver和同事确定了其中4个遗传突变,每个突变都能同时增强黑猩猩和人类细胞的增殖能力。
2025-05-16 09:50
中国科学技术大学教授孙林峰、副教授刘欣团队与教授谭树堂团队合作,在植物激素运输领域取得重要研究进展。研究团队进一步解析了AUX1蛋白在CHPAA结合状态下的结构,为其抑制机理提供了见解,并提出AUX1蛋白依赖于质子浓度梯度介导生长素内向运输的转运模型。
2025-05-16 09:47
在这项研究中,胡晗带领的研究团队利用高精度CT扫描和三维重建技术,对保存完好的芝加哥始祖鸟标本进行了详细研究。
2025-05-16 09:42
研究显示,鸟类、哺乳类甚至龟类的大脑在过去3.2亿年里,经历了一场精彩的大脑神经元演化历程,走出了截然不同但又殊途同归的智慧发展之路。
2025-05-15 10:04
南京航空航天大学科研团队联手中外学者创新研发出储能密度较高的新型纳米复合薄膜储能器件,其储能密度可达215.8焦/立方厘米,刷新介电储能密度国际最高纪录。
2025-05-15 10:03
宇宙的命运与其天体命运息息相关,而其中恒星的最终“寿命”一直是人类探索的重要命题。
2025-05-15 10:02
周天军表示,这项研究不仅揭示了全球变暖下区域季风的演变规律,更凸显了古气候研究在气候变化预测中的独特价值。通过开展古今对比研究,丰富的古记录数据所揭示的历史变化事实,将会成为我们有效应对未来的重要参照物。
2025-05-15 10:01
种业振兴行动实施以来,我国农作物长期战略保存种质资源已超过58万份,其中蕴含着极为丰富的作物遗传基因密码,犹如“天书”亟待破解。近日,由中国农业科学院作物科学研究所发起、腾讯参与支持的作物种质资源“天书计划”正式启动。
2025-05-15 04:10
党的二十届三中全会提出“构建同科技创新相适应的科技金融体制”,为做好科技金融大文章提出了更高要求。
2025-05-14 17:50
中国科学院金属研究所研究员刘岗团队发展了“漂浮策略”和“维度定制”相结合的新策略,如同给二氧化钛穿上了“水上行走鞋”,赋予了材料可漂浮于中性水溶液表面的特性,为塑料转化提供了极具竞争力的替代方案。
2025-05-14 09:44
通过将筛选出的诗词逐一标注,提取时间、地点、诗人身份、情境语义等信息,研究团队逐步建立起一个横跨1400年的“长江江豚诗词数据库”,并确定724首提及长江江豚的作品。
2025-05-14 09:43
在全球变暖的气候背景下,未来全球雪旱发生频率将成倍增加,其中暖雪旱将成为主导类型。
2025-05-14 09:41
近日,中国科学院微生物所和西南大学的科学家找到了柑橘黄龙病的抗性基因,“柑橘癌症”有了破解方法。
2025-05-14 09:39
除了嫦娥六号带回的月球样品,其拍摄的着陆区高清图像可以帮助科学家了解着陆点的地质细节和土壤来源。在这项研究中,科研人员利用嫦娥六号降落相机序列图像、全景相机近景立体图像等数据,构建了一套高精度的着陆区地形数据集。
2025-05-14 09:36
近日,多奈单抗注射液在首都医科大学宣武医院开出全国首方,引发广泛关注。
2025-05-13 09:55
这场堪称检验船舶前期设计建造工程的“期中考”,将进一步验证大型邮轮在设计、工艺、生产准备、总装建造等阶段所取得的一系列重大科研成果。
2025-05-13 09:28
农业农村部的数据显示,我国农作物秸秆产生量逐年递增,目前全国农作物秸秆产生量为8.67亿吨,可收集量为7.33亿吨,秸秆综合利用率达88.3%。
2025-05-13 09:26
加载更多