「银河系」银河究竟有几条旋臂,这个天文学难题被中外科学家联手破解

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著名杂志《科学美国人》近日刊登了由美国科学院院士M·里德和该校天文与南京大学空间科学学院郑兴武教授联合撰写的封面文章 , 总结了由南京大学及德国马普射电天文研究所K·门滕教授所领导的国际团队历经15年对银河系结构的研究成果 。
该团队用甚长基线干涉技术精确测量位于银盘上近200个大质量恒星的距离和自行 , 得到银河系旋臂的结构、太阳系的位置以及它绕银河系中心旋转的速度 , 绘制出尺度为10万×10万光年的全新银河系结构图 。 该图是迄今最精确的银河系结构图 。
这张迄今最精确的银河系结构图清晰地展示出银河系是一个具有四条旋臂的棒旋星系 , 这四条旋臂分别是英仙臂、人马—船底臂、矩尺臂和盾牌—半人马臂 。 基本解决了银河系究竟有几条旋臂这个天文学中长期悬而未决的重大科学问题 。
1926 年哈勃按星系的形态把星系分为三大类:椭圆星系、螺旋星系和不规 则星系 。 后来由此分为椭圆星系、透镜星系、漩涡星系、棒旋星系和不规则星系五大类 。
旋涡星系是观测到的数量最多、外形最美丽的一种星系;它的形状很像江河中的旋涡 , 因而得名 。 这类星系在其对称面附近含有大量的弥漫物质 , 从正面看 , 形状像旋涡;从侧面看 , 便呈梭状 。 仙女座星云、三角座星云都是这种类型的河外星系 。
而棒旋星系则是一种有棒状结构贯穿星系核的旋涡星系 。 所以旋涡星系的代号为S型 , 棒旋星系的记为SB型 。 不管旋涡星系也好 , 棒旋星系也好一般都在S或SB后面另加a、b、c等英文字母 , 用来表示旋臂的出松紧程度 , a表示最紧 , c表示最松 。
旋臂从棒的两端延伸出来 , 棒的长度有的可达宽度的5倍 , 有的棒旋星系甚至拥有几个大小不一的中心棒 。 在这类星系中 , 中心棒在整体性的旋转着 , 也就是说棒上离棒中心距离不等恒星都具有相同的角速度 。 而在棒之外 , 不同距离处的恒星的角速度各不相同 。 尘埃多聚集在棒的中央 , 而恒星形成区、气体云则分布在棒的两端 。
在一开始 , 科学家认为银河系属于旋涡星系 , 只有2条旋臂 , 英仙臂和盾牌-半人马臂 。 一般来说 , 旋波星系的核球的形状接近球形的 , 但是银河系的核球比较方 , 由此科学家对银河系的分类产生了怀疑 。
之所以会出现这样的情况 , 是因为银河系直径估计约为10万至18万光年 , 太阳系离银河系中心很远 , 且位置接近银盘中心面 , 因此我们所看到的旋臂都重叠投影在天球上而无法分辨 , 如果能精确地测定旋臂上足够多的天体到太阳的距离 , 就可以了解到银河系的旋臂结构 。 然而 , 在银盘上分布着浓密的尘埃和气体 , 对银河系旋臂上天体的光学辐射产生非常严重的消光 , 即使用大光学望远镜也只能看清银盘上6000光年以内的天体 , 这远远小于银河系的大小 。
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