天文學對于銀河系從二環擴建到五環

2022-04-27 04:27:59 來源：

（原標題：天文學對于銀河系從二環擴建到五環）

　　千年之前，宋代詞人秦觀夜觀星空，看到夜空中明亮的牛郎織女星，為淡淡的銀河相隔。觸景生情，寫下了后世廣為流傳的“纖云弄巧，飛星傳恨，銀漢迢迢暗渡”。時光輾轉，秦觀之后千年，人已不同，但景依舊。夏末秋初的晴朗夜晚，每每舉頭仰望，銀河依舊高懸。

　　盡管銀河依舊，然而我們對于銀河的認識在這千百年間已經發生了巨大的變化。古有銀河為王母娘娘金簪化銀河的說法，而如今，銀河乃為眾多恒星聚集而成的認識早已深入人心。

　　后者的認識最早可以歸功于意大利的科學家伽利略。四百多年前，伽利略第一次將望遠鏡指向天空，將淡淡的銀河分解成眾多恒星的時候，才意識到銀河是一條由無數恒星組成的“無水河流”。

　　圖1赫歇爾手繪的銀河系結構

　　銀河在整個星空中呈現怎樣的結構呢？兩百年前，天王星之父赫歇爾通過天文望遠鏡將天上的星星數了一遍，有些地方星星多，有些地方星星少，而且絕大多數星星都集中在一個扁平的盤狀區域里，這就是我們的銀河系。

　　盡管我們身處在銀河系之內，但卻不能識其廬山真面目。我們的銀河系到底有多大？我們的太陽系到底處在銀河系的“二環”邊上還是“五環之外的郊區”？科學家們在探索這些問題的路上從未停止過腳步。

　　在過去的幾十年當中，天文學家普遍認為銀河系的半徑約為5萬光年，它的中心附近存在一個棒狀結構，外面呈現盤狀結構（銀盤）、四周被較稀疏的恒星包裹（銀暈），太陽距離銀河系中心約為2。5萬光年。

　　之前人們認為銀盤在距離銀河系中心約5萬光年處有一個清晰的邊界，在這個邊界處銀盤恒星的數目驟然下降，如同銀盤在此處被切割掉。

圖2銀河系示意圖（來源）

　　但是近年來，一些觀測在這個邊界之外陸續發現一些屬于銀盤的年輕恒星，這似乎暗示銀盤的邊界應該更大。

　　要證實這點還需要對更多、更遠的恒星進行統計。因此，直到LAMOST這樣能夠獲得數百萬條恒星光譜數據的項目出現，才真正意義上開啟了精確研究銀河系結構和演化的新篇章。

　　LAMOST是大天區面積多目標光纖光譜望遠鏡的英文縮寫，位于國家天文臺的興隆觀測站。它能夠對4000個天體同時進行觀測，是目前天體光譜觀測效率最高的望遠鏡之一。

　　到目前為止，LAMOST望遠鏡已經成功“捕獲”了900萬余條恒星的光譜數據，建成了世界上最大的恒星光譜庫，這些數據正助力天文學家逐步揭開銀河系的神秘面紗。

　　利用這些大樣本恒星數據開展細致地數據篩選和嚴謹地統計分析則是探索銀河系真面目的至關重要一環。

　　圖3銀河下的郭守敬望遠鏡陳穎為拍攝

　　2017年底，國家天文臺劉超研究員等率先利用LAMOST數據向傳統認知發起挑戰，通過應用復雜統計手段精確清點銀河系外圍恒星的數目，他們成功繪制出銀盤外圍的空間結構剖面圖（見圖4）。

　　從圖中可以看出，銀盤的恒星數目雖然在隨著銀盤半徑減少，但并沒有在5萬光年處停下來，而是一直延伸到距離中心6。2萬光年處（圖中紅色和白色的區域是銀盤，藍色是銀暈）。這比教科書上一直以來引用的半徑大了約四分之一！

　　圖4銀盤外圍的空間結構剖面圖

　　在此結果之后，由西班牙加那利天體物理研究所（IAC）馬丁·洛佩茲-科雷多伊拉博士和中國科學院國家天文臺王海峰博士、劉超研究員等人組成的國際研究團隊又進一步利用LAMOST和SDSS獲取的海量恒星光譜，再次改寫了銀盤尺寸，發現包含了銀河系中大多數恒星所組成的盤狀結構可能比天文學家之前認為的大很多，半徑可能達到約10萬光年，這意味著我們所在的“家園”——銀河系的疆界比之前認識的又有了很大拓展。