銀河系到底長啥樣?科學家稱銀河系旋臂斷裂疑似解體,未來何解?
136億年前,銀河系開始形成,並逐漸生出四條主要的“手臂”,分別是英仙臂、船底-人馬臂、矩尺臂和盾牌-半人馬臂。而旋臂是銀河系裏新恒星誕生的搖籃,每年都會有約十顆新恒星生成。
上圖:銀河系結構簡圖
我們的太陽系則坐落於較短的獵戶座旋臂靠近內側邊緣的位置上,位於英仙座旋臂和人馬座旋臂之間。距離銀河系中心約2.64萬光年,逆時針旋轉,每2.2億年繞銀心壹周。因此在地球上,我們無法看到銀河系的全貌,但科學家依舊有辦法描繪銀河系的樣子。
上圖:銀河系大尺度結構的示意圖
20世紀初,美國威爾遜山天文臺建成了當時世界上口徑最大天文望遠鏡。從此,天文學家把以銀河為表觀現象的恒星系統稱為銀河系。
1918年,依舊是威爾遜山天文臺,建造了壹座口徑2.54m的反射望遠鏡——胡克望遠鏡。隨後經過4年的觀測,美國天文學家H.沙普利提出太陽系應該位於銀河系的邊緣,且銀河系的中心應在人馬座方向。又過了29年,摩根提出銀河是螺旋形的。
上圖:威爾遜山天文臺
2003年,斯皮策太空望遠鏡升空,是人類送入太空的最大的紅外望遠鏡,也是大型軌道天文臺計劃的最後壹臺空間望遠鏡。通過對太陽系的小行星,以及可觀測宇宙邊緣的遙遠星系進行了逾10年的研究後,首次在壹張巨幅全景圖上將所有星辰的圖片拼接再現。確定銀河系是個扁平的螺旋盤,太陽系位於其中壹個螺旋臂上。
上圖:斯皮策太空望遠鏡繪制的銀河系紅外掃描全景圖
2008年,科學家通過觀測證實,銀心中的確存在著黑洞。2020年03月25日,英國科學家,達勒姆大學天體物理學家艾麗絲·迪森及其同事利用銀河系附近星系,找到了銀河系的邊界。將銀河系直徑精確測定為190萬光年,誤差不超過40萬光年。
上圖:銀河系全景圖
2020年04月21日,南京大學發布消息:由美國哈佛-斯密松天體物理中心資深天文學家、美國科學院院士馬克·裏德和南京大學天文與空間科學學院教授鄭興武聯合撰寫的文章,總結了由他們兩人及德國卡爾·門滕教授所領導的國際團隊,歷經15年時間對銀河系結構潛心研究的成果。
該團隊繪制出了尺度為10萬 10萬光年的全新銀河系結構圖,是迄今最精確的銀河系結構圖,徹底解決了銀河系究竟有幾條旋臂的重大科學問題。
上圖:銀河系結構圖 鄭興武和馬克·裏德供圖
直到最近,NASA科學家又發現,銀河系的船底-人馬旋臂上有壹個"斷裂",是壹組伸出來的恒星和氣體雲——包括瀉湖星雲和鷹狀星雲,是人馬座臂著名的“創世之柱”的所在地。研究已發表在《天文學與天體物理學》雜誌上。
他們將這壹“斷裂”描述為像從木頭上伸出來的壹個碎片。同時,NASA在壹份新聞稿中稱其:“綿延約3000光年,是第壹個被確認的主要結構,其方向與旋臂的方向有巨大的差異。”
上圖:斯皮策太空望遠鏡
NASA研究人員的數據依舊來自已經退役的斯皮策太空望遠鏡,以及歐洲航天局蓋亞太空觀測站。他們通過定位新生的恒星並測量與它們的距離,進壹步分析了旋臂不同區域的速度和俯仰角後,發現了這部分俯仰角為60 的恒星。但根據之前蓋亞衛星恒星數據建立的銀河系模型顯示,人馬座臂的俯仰角僅約為12 度左右,就好像這部分恒星不屬於這條旋臂。
上圖:像壹條斷臂壹樣伸出來,該地區是鷹星雲、歐米茄星雲、三裂星雲和瀉湖星雲的所在地。
除此之外,“斷臂”中數十萬顆恒星,似乎也以相同的速度和方向運動著。這表明那裏的恒星可能在同壹時間形成並且受到相同的引力影響。換句話說,是有壹些外力將這些星雲拉成壹條長長的直線。但對於是什麽讓這些年輕的恒星擺脫束縛並離開旋臂,科學家也沒有答案。
上圖:從左到右,老鷹星雲、歐米茄星雲、三叉星雲和瀉湖星雲
既如此,銀河系的未來將何去何從?
根據當前的觀測,仙女星系(M31)正以每秒300公裏的速度沖向銀河系,因此科學家普遍認為在30億 40億年後仙女星系可能會與銀河系相撞。但即使真的發生碰撞,太陽以及其他的恒星也不會相撞,但是這兩個星系可能會花上數十億年的時間合並成橢圓星系。
上圖:仙女座大星系,少數藍移星系之壹,它正在靠近銀河系。
除此之外,銀河系還正在以每秒600公裏的速度向巨引源狂奔。這個“巨引源”的力量異常強大,位於拉尼亞凱亞超星系團的引力中心。可吸引數億光年內的星系等天體,包括銀河系、仙女座星系等至少500個星系團,星系數量超過10萬個,就連2.6億光年以外的天體,都被它的引力吸引而向它墜落。
但以銀河系的速度,想要抵達巨引源,很可能依舊需要上千億年。與此同時,還有科學家表示,如果扣除宇宙膨脹速度,實際上銀河系正在遠離巨引源。不過真到那個時候,太陽系早已消失,人類或許也已滅絕,反正是無法見證那壹刻了。