確認銀河系盤面翹曲不平,可能是衛星星系或暗物質拉扯

作者 | 發布日期 2019 年 08 月 02 日 13:58 | 分類 天文 , 航太科技 follow us in feedly


過去我們認為銀河系盤面薄而平坦,只是中央部分有點凸起。然而現在科學家最新 3D 模擬表明,銀河系的盤面一點也不平整,而是東翹西翻,就像你抖被子時出現的波浪幅度一樣。

身處銀河系結構內部的我們無法從外部觀察自家星系,於是我們只能透過研究其他星系來想像銀河系的形態。儘管星系內密集的恆星、氣體、塵埃讓觀察受到侷限,我們依舊努力得出了銀河系是典型螺旋星系的結論,有一個圓形盤面和 4 條螺旋臂,直徑約 12 萬光年,而地球距離銀河核心約 27,000 光年遠。

多年來,天文學家採用各種方法繪製銀河系的結構與大小,比如恆星計數、氣體分子的無線電觀測等,不過映射銀河系更好的方法,是直接測量遍布銀河盤面大量恆星與我們的距離,比如造父變星(Cepheid):一種亮度極其規律變化的年輕恆星(通常不到 3 億年),且燃燒溫度比太陽高 10,000 倍。

波蘭華沙大學團隊便透過監測天空近 20 億顆恆星亮度變化的「光學重力透鏡實驗」(Optical Gravitational Lensing Experiment,OGLE)望遠鏡,分析 2,431 顆造父變星,描繪出迄今為止最準確的銀河系 3D 地圖。

▲ 光學重力透鏡實驗望遠鏡。(Source:Krzysztof Ulaczyk (more work on Wikimedia Commons: Kszulogaleria) [CC BY-SA 2.5], via Wikimedia Commons

造父變星的亮度變化與自身脈動週期息息相關,週期從數小時至數十天不等,科學家可從中推出造父變星的內秉光度(intrinsic luminosity),再透過比較視亮度(apparent brightness)和內秉光度的差別來確定距離。

從首圖可看出銀河系扭曲的盤面呈 S 形結構,距離銀河中心約 6 萬光年的恆星相對於銀河系中心來看,幾乎往盤面上方或下方位移達 5,000 光年遠,此外,我們所處位置的盤面上下厚度約跨越 500 光年,但在銀河系邊緣,厚度擴展至超過 3,000 光年,銀河系扭曲的程度比想像中驚人。

華沙大學研究生 Przemek Mróz 說,盤面翹曲可能跟銀河系周遭大量的衛星星系引力拉扯有關,也可能是由星系際氣體、或與暗物質相互作用所引起。

這項研究除看清銀河系的翹曲程度外,也發現造父變星在太空常緊密地堆積在一起,且年齡相似,表明它們是從同一個恆星形成區域出生,幫助天文學家進一步釐清銀河系的演化史。

新論文發表在《科學》(Science)期刊。

(首圖來源:華沙大學

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