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银河系是圆盘状,但边缘翘起来 科学家:与暗物质有关!

银河系包含了2500亿颗恒星,除此之外,还有大量的星团、星云,以及星际气体和星际尘埃,太阳系在其中只占据了一个微不足道的渺小空间。教科书上通常把银河系的形状,比喻成一个扁平状的圆盘,从内而外称为银心、银核、银盘、银晕和银冕。事实上,宇宙中其他许多星系就是扁平的圆盘状,例如仙女座星系。

近日,澳大利亚悉尼麦格理大学(Macquarie University in Sydney)天文学家理查德·格里斯(Richard de Grijs)教授,联合中国科学院,在学术期刊《自然天文学》( Nature Astronomy)发表论文,利用观测到的1339颗大型造父变星(Cepheid star),绘制了银河系的三维图像,证实银盘并不是规则的扁平状,它的外围边缘反向翘起,扭曲成S型,并且距离银心越远,扭曲得越明显。读者可以想象一下,用两只手把一张圆形老式唱片反向扭曲时的形状。

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银河系-边缘翘起的圆盘

利用造父变星绘制银河系新画像是有科学依据的。造父变星是一类年轻的恒星,其质量约为太阳的4-20倍,亮度约为太阳的10万倍,并且亮度随着时间呈周期性变化。这类恒星通常被天文学家用作“量天尺”,来估算星系或星系之间这个尺度的距离。如下图所示,这些年轻的恒星在靠近银心的位置分布比较密集,而在银河系的外围区域,也可以找到它们的身影。科学家对于在银河系外围也发现了年轻的恒星表示惊奇,目前还没有给出合理的解释。

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造父变星在银河系中的分布

像银河系这种扭曲的圆盘状,在宇宙中比较罕见,但也不是独一无二的。科学家观察了其他几十个星系,发现在它们的外围区域也显示出类似的逐渐扭曲的趋势。

银河系之所以是这种扭曲的形状,科学家作出了解释。银河系这个圆盘不是静止不动的,恒星们围绕银心公转,只是公转周期非常长,有几亿年之久。整个星系旋转时,内盘产生的扭力造成了外围的扭曲。此外,遍布星际空间的暗物质也起到了作用,它们提供的引力是将星系连接在一起的“粘合剂”,而在星系的外围空间,暗物质也变得稀薄,提供的引力有限。

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暗物质艺术想象图

结语

对于星系的运动与演化,人类尚且知之甚少。暗物质也只在理论上说得通,几十年来谁也没有实际观察到。探索未知是如此有趣,让人欲罢不能!

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