穿越浓雾画“天河”

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银河系示意图。天文学家通过银河系中心的浓雾绘制了恒星形成区域，巩固了一些观点:银河系有四个主要的旋臂。(照片来源:《新科学家》杂志官方网站)

北京，10月15日，科学技术日报——尽管许多人在月夜漫步，但他们会高唱“如果你走出去，太阳和月亮都会旅行”然而，人们对遥远的银河系仍然知之甚少。

然而，这种情况现在似乎正在改变。据13日出版的《科学》杂志报道，一个国际研究小组首次成功描绘了银河系远侧的一个主旋臂，并进一步证实银河系确实有四个主旋臂。该团队将继续努力绘制银河系的进一步地图。此外，欧洲航天局(欧空局)的“盖亚”探测器也计划在银河系中绘制多达10亿个物体。这些图像将进一步加深我们对所谓的“天河”的理解。

很难“描绘”银河系

19世纪中叶，爱尔兰天文学家威廉·帕森斯在帕森斯建造了1.8米长的利维坦，当时是世界上最大的天文望远镜，并借助这个装置描述了一些后来被理解为星系星云的旋转形式。在此基础上，1852年，普林斯顿大学的斯蒂芬·亚历山大向《天文学杂志》提交了一份报告，称银河系从里到外也是一个螺旋星云。

亚历山大是对的。但到目前为止，我们对银河系的了解还不完整。然而，很难从太阳系画出银河系的图像，因为太阳系位于银河系的圆盘上，在猎户座的旋臂上，离银河系中心大约28000光年。我们观察银河系远端的努力将受到遥远距离和星际尘埃和气体的阻碍，这将模糊我们的视线，特别是当我们想穿过银河系中心的浓雾时。

第一次画出银河系的主旋臂

现在，在恒星形成区的帮助下，美国天文学家已经成功地描绘出银河系远端的主旋臂。这些恒星形成区包含水蒸气云，水蒸气在穿透气体和尘埃的无线电波的照射下发光。通过测量它们，研究人员追踪了旋臂上的许多点，从而首次描绘了银河系一侧的旋臂。

这项最新研究是国际合作项目“贝塞尔调查”的最新成果，该项目的目标是直接绘制银河系旋臂的地图。从2010年到2015年，研究小组花了3500个小时使用一种叫做“超长基线天线阵列(VLBA)”的探测设备来跟踪这些水汽信号。VLBA在夏威夷和美国圣克罗伊岛的10台射电望远镜可以一起作为望远镜使用，从而获得迄今为止最高分辨率的图像。

在这一年中，研究小组观察了水云相对较远的星系位置的变化，并根据视差效应计算了水云的位置。他们在66000光年处发现了一个水云，并交叉检查了它的位置和运动，确认它属于“盾形半人马臂”螺旋臂的外层。最新的研究进一步证实，除了“半人马座盾臂”，银河系中还有三个主要的螺旋臂。瑞德的团队称它们为半人马座臂、英仙座臂和外臂，而太阳所在的猎户座臂位于半人马座臂和英仙座臂之间。

新的研究成果在科学界引起了很大反响。纽约瓦萨学院的天文学家黛布拉·艾伦·格林说，新的结果为绘制银河系全景奠定了重要基础。哈佛-史密森尼天体物理中心的托马斯·达蒙在接受《新科学家》杂志采访时说，他们也许能够在10年内绘制出一幅精确而完整的银河系全景图。

竞画天河全景

除了这组科学家之外，世界各地的其他团队也在试图绘制银河系的全景。例如，日本科学家正使用与贝塞尔相同的方法绘制银河系全景。巴西团队正在利用卫星数据绘制新生星团的“肖像”，这些星团在穿过银河系尘埃的红外光下闪烁。贝塞尔的团队计划明年在澳大利亚使用无线电阵列，只看到南半球可见的那部分银河系。

当然，在绘制银河系“全身图像”的竞赛中，最有竞争力的参与者是欧洲航天局的“盖亚”探测器。据说，2018年4月，盖亚探测器将发布银河系中超过10亿个物体(主要是恒星)的三维图像。这张照片可能以前所未有的细节展示了旋臂，尤其是更近的旋臂。

然而，“盖亚”并没有揭示整个银河系。它有自己的“阿喀琉斯之踵”——盖亚主要工作在光学波段，也就是说，它对银河系银盘的探测深度将受到尘埃的限制。灰尘不会影响无线电观测，所以贝塞尔目前正在探索的区域超出了盖亚的范围。

获得一份完整而详细的银河系地图集将有助于科学家理解其他天体物理学问题。例如，知道双星系统——一对旋转的中子星——的位置将进一步检验爱因斯坦的广义相对论，这项研究预计将影响诺贝尔奖。

但瑞德的目标更简单:“我只想看看银河系是什么样子。这似乎是一件很酷的事情。”(刘霞)

责任:张洋