03.06 為什麼銀河系是扭曲的?科學家研究後發現,一場宇宙盛宴即將開始

通常情況下我們都將銀河系想象成一箇中間厚、邊緣薄的扁平星系,但這種認知是比較片面的,實際上銀河系並不平坦,它其實是扭曲的。早在上個世紀中葉,科學家就在實際觀測中注意到了銀河系“銀盤”的一側向上彎曲,另一側則向下彎曲。


為什麼銀河系是扭曲的?科學家研究後發現,一場宇宙盛宴即將開始

2019年,一個來自於波蘭華沙大學的研究團隊在對 2431顆“造父變星”(一種光度與光變週期與成正比的變星)的距離進行了精準測量以後,為我們描繪出了迄今為止最接近真實情況的銀河系三維圖像(如下圖所示)。


為什麼銀河系是扭曲的?科學家研究後發現,一場宇宙盛宴即將開始

我們從中可以清楚地看到,從距離銀河系中心的2.5萬光年的位置開始,銀河系的“銀盤”就出現了扭曲,並且距離越遠,扭曲的程度就越嚴重,在銀河系邊緣的位置,甚至還會出現起伏的現象。

那麼為什麼銀河系是扭曲的呢?為了解釋這種現象到底是怎麼產生的,科學家們在過去的日子裡提出了各種各樣的理論,其中認同度較高的有兩種觀點,一種觀點認為,在萬有引力以及星際磁場的作用下,整個銀河系就像一個旋轉的陀螺,而這種扭曲現象則是因為這個“陀螺”具有一定的傾斜度而產生的(相信凡是玩過陀螺的人,都可以想象得出這樣的場景)。


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第二種觀點則認為,鄰近的矮星系在與銀河系逐漸接近時,其產生的引力效應才是真正導致銀河扭曲的原因。那麼到底哪種觀點是正確的呢?我們接著看。

2013年,歐洲空間局(ESA)的“蓋亞”(Gaia)衛星發射升空,與它的前任“依巴谷”衛星相比,“蓋亞”衛星的觀測效率高出了數百萬倍,這樣的配置使它能夠觀測到的恆星數量直接提升到了數十億顆。


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時至今日,“蓋亞”衛星已經傳回了大量的觀測數據,這無疑非常有助於科學家們研究銀河系扭曲的原因。一個由意大利都靈國家天體物理研究所的研究團隊,在對“蓋亞”衛星傳回的超過10億顆恆星的數據進行分析和研究以後,於2020年3月2日在《自然天文學》雜誌上發表了他們的研究成果。

該研究成果顯示,科學家研究後發現,銀河系的扭曲區域並不是靜態的,實際上它們是處於一種被稱為“旋進”的運動狀態,而且根據研究人員的測量結果,銀河系扭曲區域的進動率比之前推測的要高出很多,按目前的速度來看,只需要6至7億年就可以圍繞銀河系旋轉一圈(計算機模型演示如下圖所示,中間的那個帶著尾跡的小黃點是我們的太陽系)。


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根據科學家的介紹,這種速度比萬有引力以及星際磁場所允許的極限速度還要快得多,也就是說,如果銀河系扭曲的原因真如上述的“陀螺”理論所描述的一樣,那麼銀河系扭曲區域的進動率就絕對不會達到這麼高的速度,這就意味著,“陀螺”理論極有可能是錯誤的。

在前面提到的兩種觀點之中,有一個就這樣被基本否定了,於是另一個觀點就理所當然地獲得了科學界的廣泛認可,因此我們也可以基本確定,銀河系的扭曲是由逐漸靠近的矮星系所造成的,科學家推測,這個矮星系很可能就是銀河系附近的人馬座矮橢球星系(SagDEG)。

相對銀河系而言,人馬座矮橢球星系是一個很小的星系,可以想象的是,隨著人馬座矮橢球星系與銀河系越來越近,一場宇宙盛宴即將開始,龐大的銀河系將會“大吃特吃”,吞噬掉這個“倒黴”的矮星系裡的很多物質。不過對於我們人類來說,我們更關心的是,這場宇宙盛宴會不會對太陽系會產生什麼樣不好的影響。


為什麼銀河系是扭曲的?科學家研究後發現,一場宇宙盛宴即將開始

上圖顯示了太陽系和人馬座矮橢球星系在銀河系中的位置,我們可以看到,太陽系與人馬座矮橢球星系相距遙遠,由此可知我們不用擔心直接碰撞的風險。除此之外,由於太陽系與銀河系中心之間的距離大約為2.6光年,正如前文所述,銀河系在這個位置的扭曲程度是非常小的,因此銀河系的扭曲也基本上影響不到太陽系。


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