無垠太空，我們乘坐在一塊“薯片”上舞動(dòng)。

我們居住的銀河系是一種常見的旋渦星系，從側(cè)面一眼看去，旋渦星系的邊緣通常會明顯地朝兩個(gè)反方向翹起來，就像是一塊薯片，在學(xué)術(shù)上這種結(jié)構(gòu)被稱為“翹曲”。

【資料圖】

為什么星系的邊緣會“翹”起來？2016年的秋天，西華師范大學(xué)物理與天文學(xué)院講師何治宏博士曾在知乎提出這個(gè)問題。7年來，經(jīng)過不斷地探索，他通過兩篇論文，為這個(gè)問題給出了一個(gè)答案：“一言以蔽之，星系盤中的天體在旋轉(zhuǎn)的過程中發(fā)生了傾轉(zhuǎn)！”

▲銀河系銀盤示意圖

天體傾轉(zhuǎn)

一個(gè)舞動(dòng)的銀河系

近日，何治宏及其研究團(tuán)隊(duì)在《天體物理學(xué)增刊》和《天體物理學(xué)快報(bào)》發(fā)表兩篇論文：《探測銀河系中遙遠(yuǎn)的星團(tuán)》和《一個(gè)舞動(dòng)的銀河系：跨越銀盤的進(jìn)動(dòng)與傾轉(zhuǎn)》。前者討論利用歐洲航天局Gaia（蓋亞）天體測量衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，通過改進(jìn)搜索算法，識別數(shù)千個(gè)新星團(tuán)，其中包括一些非常遙遠(yuǎn)、難以探測的疏散星團(tuán)，擴(kuò)展了我們對銀河系的了解；后者利用對疏散星團(tuán)的了解，描繪了銀河系盤的形狀和運(yùn)動(dòng)。

何治宏介紹：“銀河系是我們?nèi)祟惖募覉@星系，銀盤就是銀河系內(nèi)天體聚集的地方，它很薄，側(cè)面看去就像一塊‘薯片’?！鄙鲜兰o(jì)中葉，人類推測出銀河系具有翹曲結(jié)構(gòu)。2019年，中國科學(xué)院國家天文臺和西華師范大學(xué)天文系陳孝鈿博士、系主任鄧?yán)畈叛芯繂T及其團(tuán)隊(duì)，通過造父變星直接觀察到了銀河系外部的翹曲。（此前報(bào)道：《四川天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)銀河系恒星盤驚人的翹曲結(jié)構(gòu)》）

上述論文則進(jìn)一步解釋了這種翹曲結(jié)構(gòu)在銀河系內(nèi)如何分布，以及如何產(chǎn)生。疏散星團(tuán)是目前最佳的同時(shí)具備距離、年齡和運(yùn)動(dòng)速度精確測量的天體，過去，受限于樣本范圍和規(guī)模，疏散星團(tuán)僅能示蹤太陽系附近的銀盤結(jié)構(gòu)。近日，利用現(xiàn)有的大樣本疏散星團(tuán)和大量最新找到的遠(yuǎn)距離星團(tuán)，何治宏團(tuán)隊(duì)對銀河系三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精細(xì)刻畫，其中，CWNU新星團(tuán)占主要位置。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)跨越銀河系內(nèi)盤和外盤的翹曲結(jié)構(gòu)和進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象，首次提出并計(jì)算了整個(gè)銀盤的傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度。

這也為何治宏七年前關(guān)于“為什么星系的邊緣會‘翹’起來？”的疑問提供了答案?！耙谎砸员沃窍当P中的天體在旋轉(zhuǎn)的過程中發(fā)生了傾轉(zhuǎn)！”何治宏說，歐洲的研究團(tuán)隊(duì)曾在2020年發(fā)現(xiàn)銀河系邊緣有一大堆恒星整體上有往“上”跑的趨勢，并得到了銀盤外部的進(jìn)動(dòng)速度。此次在對遙遠(yuǎn)的疏散星團(tuán)的研究中，西華師大研究人員復(fù)現(xiàn)了銀盤外部的翹曲幾何結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)“不僅銀河系的邊緣是翹曲的，銀河系的內(nèi)部也是翹曲的，其傾斜度由內(nèi)向外逐漸變化！”何治宏解釋道：“一群旋轉(zhuǎn)的天體偏離了旋轉(zhuǎn)面，發(fā)生了‘傾轉(zhuǎn)’，就像是陀螺，有著一上一下地?cái)[動(dòng)。”

對于這種擺動(dòng)，何治宏做了浪漫的闡述：“這就好像是裙裾在擺動(dòng)，一個(gè)在跳舞的銀河系?！?/p>

▲傾斜的星系盤示例 圖片來源：James Binney, Andrew Eyre

自問自答

他花了7年研究銀河系的翹曲結(jié)構(gòu)

是什么力量，讓銀河系舞動(dòng)？如果僅僅是銀盤外部傾斜，或許可以解釋為受附近星系影響，但銀河系疏散星團(tuán)告訴人類，星系內(nèi)部也有翹曲，而且這種翹曲變化的程度無法僅僅用外部環(huán)境的影響來解釋。目前，這個(gè)問題的答案是未知的，需要天文學(xué)者們進(jìn)一步探索。何治宏告訴記者，本次提出的跨越銀河系的翹曲和傾轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)，也需要更多的研究去證實(shí)或證偽。

銀河系有上千億顆恒星，身處銀河系本地臂邊緣的太陽，和環(huán)繞太陽旋轉(zhuǎn)的人類母星，正隨著無垠太空一起舞動(dòng)。而整個(gè)宇宙又有上千億個(gè)星系，其中有大量跟銀河系性質(zhì)相似的星系，在何治宏看來，研究銀河系可以幫助我們認(rèn)識星系的結(jié)構(gòu)和演化。

近年來，西華師范大學(xué)物理與天文學(xué)院研究成果頗豐，在Nature、Nature Astronomy、ApJS、ApJL等國際知名期刊發(fā)表科研論文200余篇。其中，發(fā)現(xiàn)了亞洲最大的天文光學(xué)觀測基地“青海冷湖賽什騰山天文觀測基地”、發(fā)現(xiàn)了銀河系中數(shù)千個(gè)新疏散星團(tuán)（以西華師范大學(xué)校名“CWNU”進(jìn)行編號）是標(biāo)志性的成果。

▲何治宏

研究銀河系的翹曲結(jié)構(gòu)，開始于2016年的秋天。彼時(shí)是中國科學(xué)院南京紫金山天文臺研究生的何治宏提出相關(guān)疑問，7年來，經(jīng)過不斷地探索，他自己為這個(gè)問題給出了一個(gè)答案。

為什么要去研究浩瀚的宇宙？何治宏表示，未來總有一天人類會進(jìn)行星際旅行、星際移民，雖然講這些顯得天方夜譚，但現(xiàn)在對宇宙未雨綢繆的研究，在那一天就會變成實(shí)際的應(yīng)用。而另一個(gè)理由則是：“人類的好奇心?！焙沃魏暾f。

紅星新聞?dòng)浾?王拓

編輯 李鈺儀

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