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科学家发现跨幅9000光年巨大气体结构



科学家发现跨幅9000光年巨大气体结构


在宇宙中,天体的形式纷繁复杂,五花八门,种类之繁多,远远超过人类的想象。

19世纪,科学家们发现了银河系的一种神秘的气体云结构。时隔141年,今天的科学家又发现了另外一个更加奇妙、更加诡异的气体云。它像一条龙在海面上下翻腾一样,在银河系银盘两侧往复波动。而有些科学家指出:这里可能是太阳系的故乡……

古尔德带

1879年,当美国天文学家本杰明·阿普索普·古尔德在观测银河系的时候,发现了一个巨大的气体结构,它的跨幅达到了3000光年。虽然他不是第一个发现这个结构的人,但是他首先对这个结构进行了解释:由庞大的恒星集群所投影出的环。因此,这个气体结构被称为古尔德带。

 

尽管他给出了这个解释,但问题并没有得到解决。我们只知道古尔德带大约形成于3000-5000万年前、太阳系位于其中325光年的位置。至于它究竟是怎么形成的、它为何独立于银河系的旋臂而“自成一派“,我们仍不得而知。

这是古尔德带的形象解释——一个环绕的圆环状结构,跨越了许多我们夜空中的星系。我们所观测到的,是它投影在黄道面上的结果。

很多科学家为此付出了几十年的心血,最终都一无所获。欧洲南方天文台的费尔南多·科默曾经提出一种设想:银河系星际空间中的一股分子云在某种情况下向银河系内部坍塌,结果与另一片分子云相撞,催生出了大量的恒星。可是,这个机制不足以产生如此大量的恒星。

不过,他的说法还是起到了启迪的作用。2009年的时候,有人提出了相似的起源猜测,但是其中一个星际物质团不是分子云,而是暗物质云。二者的碰撞,最终造就了古尔德带。

一“带”未平,一“带”又起

好吧,暗物质云的说法,终于大概可以说明古尔德带的形成和产生了如此多恒星的原因。不过,宇宙似乎总是喜欢给人类出难题。一个更加巨大的“古尔德带“被发现了——拉德克里夫波。

这个星际集团是由哈佛大学拉德克里夫高等研究所发现的,所以就以此来命名了。

当科学家发现拉德克里夫波的时候,他们还是非常惊讶的。拉德克里夫高等研究所科学项目的联合主任阿丽莎·古德曼(Alyssa Goodman)教授表示:太阳系距离它最近处只有500光年。在宇宙的尺度上来讲,这几乎可以说是近在咫尺,但我们竟然直到今天才发现它。

诡异的波动

不论是从规模上还是诡异程度上来说,拉德克里夫波都可以“秒杀”古尔德带。它的长度达到了9000光年,宽400光年,质量有太阳的300万倍之多。

更奇怪的是,拉德克里夫波还真的像波,它并不平坦,而是上下波动,在银河系的平面往来穿梭,最“高”点和最“低”点相对距离有1000光年之远。而前面所提到的古尔德带,确实一个封闭的环状结构,二者大相径庭。拉德克里夫波的一段从位于银盘下方约500光年猎户座位置开始,经由金牛座和英仙座穿过银河系平面来到银盘上方,在银盘上方约500光年的仙王座达到波峰而转折。

当科学家绘制了它的模拟图像后,更加令人震惊的事实浮出了水面:拉德克里夫波的波动并不像其他天体或者科学家预想的那样呈现出随即的混乱状态,而是非常的有规律——和数学上的正弦函数图像吻合度非常高!这究竟是一种巧合,还是有着某种暗示呢?目前还不得而知。

(科学家对拉德克里夫波的模拟图像)

实际上,拉德克里夫波和古尔德带,还有着千丝万缕的联系。我们知道,二者都被认为是银河系的“育儿房”,孕育着大量的恒星。而拉德克里夫波中的一些恒星“产房”,曾经就被认为是古尔德带的一部分。实际上,古尔德带4/5的部分都属于拉德克里夫波。

就像我们上面说的,太阳系距离拉德克里夫波其实也并不很遥远。因此,有些科学家甚至认为,这就是我们太阳系诞生的地方。

(花絮:据说在完成了图像的构建后,这篇论文的三位作者都推掉了当天的社交活动,一边吃印度食物一边进行科学讨论,左为贾·阿尔维斯教授,右为哈佛大学的研究生凯瑟琳·祖克尔,另一位是阿丽莎·古德曼教授)

随着古尔德带和拉德克里夫波的发现(当然很可能还有更多类似的结构尚未被发现),科学家们越来越觉得自己几乎不是真的认识我们的银河系。“这个结构的存在迫使我们重新思考对银河系三维结构的理解。”古德曼教授这样表示。

气体云相对于其他天体来说,会给科学家带来更大的难度。因为气体是杂乱无章的,它们不会像固体或者一颗稳定的天体那样有高度统一的运动模式。因此,包括红移测距等很多天文观测手段,都会在气体云面前遇到一个坎。而且,气体本身又是比较弥散的,所以,我们也很难说得清它们的边际究竟在哪里。

想要了解它们的秘密,我们只能寄希望于一个足够强大的探测器——放松点,这回不是詹姆斯·韦伯太空望远镜了,它已经够累的了。承担这份任务的,就是盖亚卫星。

盖亚卫星

盖亚卫星是欧洲航天局的最先进探测器之一,于2013年12月19日升空。盖亚卫星的终极使命,就是对银河系数以十亿计的恒星进行定位和运动观测。盖亚卫星携带着高达10亿像素的摄像头,这让它能够在1000公里外确定一根头发的直径,精度相当惊人。

通过盖亚卫星,我们可以以前所未有的精度确定这些天体的位置、运动模式等。

2016年9月14日,经过3年的工作,盖亚卫星发布了一张包含11.42亿颗恒星的银河系史上最完整地图。时至今日,它依然在不断地扩大自己的战果。

因此,对于拉德克里夫波的研究,或许要寄希望于盖亚卫星了。话虽这么说,但我们也不能指望它给出什么直接的成果,因为它的主要工作仍然是绘制银河系地图,了解银河系内天体的运行法则。

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