银河系外缘以奇怪方式“翘曲”的可能原因是什么?

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通常情况下我们都将银河系想象成一个中间厚、边缘薄的扁平星系,但这种认知是比较片面的,实际上银河系并不平坦,它其实是有“翘曲”的。早在上个世纪中叶,科学家就在实际观测中注意到了银河系“银盘”的一侧向上弯曲,另一侧则向下弯曲。

2019年,一个来自于波兰华沙大学的研究团队在对 2431颗“造父变星”(一种光度与光变周期与成正比的变星)的距离进行了精准测量以后,为我们描绘出了迄今为止最接近真实情况的银河系三维图像(如下图所示)。

我们从中可以清楚地看到,从距离银河系中心的2.5万光年的位置开始,银河系的“银盘”就出现了“翘曲”,并且距离越远,“翘曲”的程度就越严重,在银河系边缘的位置,甚至还会出现起伏的现象。

银河系外缘以奇怪方式“翘曲”的可能原因是什么?

为了解释这种现象到底是怎么产生的,科学家们在过去的日子里提出了各种各样的理论,其中认同度较高的有两种观点,一种观点认为,在万有引力以及星际磁场的作用下,整个银河系就像一个旋转的陀螺,而这种“翘曲”现象则是因为这个“陀螺”具有一定的倾斜度而产生的(相信凡是玩过陀螺的人,都可以想象得出这样的场景)。

第二种观点则认为,邻近的矮星系在与银河系逐渐接近时,其产生的引力效应才是真正导致银河“翘曲”的原因。那么到底哪种观点是正确的呢?我们接着看。

2013年,欧洲空间局(ESA)的“盖亚”(Gaia)卫星发射升空,与它的前任“依巴谷”卫星相比,“盖亚”卫星的观测效率高出了数百万倍,这样的配置使它能够观测到的恒星数量直接提升到了数十亿颗。

时至今日,“盖亚”卫星已经传回了大量的观测数据,这无疑非常有助于科学家们研究银河系“翘曲”的原因。一个由意大利都灵国家天体物理研究所的研究团队,在对“盖亚”卫星传回的超过10亿颗恒星的数据进行分析和研究以后,于2020年3月2日在《自然天文学》杂志上发表了他们的研究成果。

该研究成果显示,银河系的“翘曲”区域并不是静态的,实际上它们是处于一种被称为“旋进”的运动状态,而且根据研究人员的测量,银河系“翘曲”区域的进动率比之前推测的要高出很多,按目前的速度来看,只需要6至7亿年就可以围绕银河系旋转一圈(计算机模型演示如下图所示,中间的那个带着尾迹的小黄点是我们的太阳系)。

根据科学家的介绍,这种速度比万有引力以及星际磁场所允许的极限速度还要快得多,也就是说,如果银河系“翘曲”的原因真如上述的“陀螺”理论所描述的一样,那么银河系“翘曲”区域的进动率就绝对不会达到这么高的速度,这就意味着,“陀螺”理论极有可能是错误的。

在前面提到的两种观点之中,有一个就这样被基本否定了,于是另一个观点就理所当然地获得了科学界的广泛认可,因此我们也可以基本确定,银河系的“翘曲”是由逐渐靠近的矮星系所造成的,科学家推测,这个矮星系很可能就是银河系附近的人马座矮椭球星系(SagDEG)。

相对银河系而言,人马座矮椭球星系是一个很小的星系,可以想象的是,随着人马座矮椭球星系与银河系越来越近,一场宇宙盛宴即将来临,庞大的银河系将会“大吃特吃”,吞噬掉这个“倒霉”的矮星系里的很多物质。不过对于我们人类来说,我们更关心的是,这场宇宙盛宴会不会对太阳系会产生什么样不好的影响。

上图显示了太阳系和人马座矮椭球星系在银河系中的位置,我们可以看到,太阳系与人马座矮椭球星系相距遥远,由此可知我们不用担心直接碰撞的风险。除此之外,由于太阳系与银河系中心之间的距离大约为2.6光年,正如前文所述,银河系在这个位置的“翘曲”程度是非常小的,因此银河系的“翘曲”也基本上影响不到太阳系。


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天文学家拥有可供使用的工具,以观察银河系中正在发生的变化,现在其中的一项变化正令天文学家感到困惑:银河系的边缘正在“翘曲”。银河系外缘正以奇怪的方式“翘曲” ,研究人员正在竭尽全力解释这种现象的原因。

天文学家利用欧洲航天局盖亚卫星收集的数据,对“翘曲”的银河系边缘进行了详细研究,并开始检验存在的理论。一些理论起初似乎是合理的,但在进一步研究中并没有成立。正如Futurism报道所指出的那样,一种理论表明,内部星系相对于外缘以一定角度旋转,从而导致银河系的边缘摆动和波动。但是,比较银河系各个区域之间的旋转速度和翘曲运动似乎使这一理论受到了质疑。

现在,天文学家目前最好的猜测是我们的银河系将吞噬相当大的东西。绕银河系运行的小得多的星系最终可能是科学家观测到的“翘曲”现象的原因。科学家认为, 矮星系Sagittarius可能是造成这种现象的罪魁祸首。


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宇宙是不断变化的动态,银河系也在其中不断变化,变化的方向是取决于起初的随机性,就如同你丢进水里一个橘子,橘子一定会溅起水花,但每次丢进水里的水花都不会一样,一样的是一定会溅起水花,原因就是起初你丢了橘子,溅起的水花是随机的,目前观察到的银河系边缘翘起,是银河系动态的过程,而不是固定不变的。


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