2019年2月5日凌晨，國際科學期刊《自然》天文子刊(Nature Astronomy)在線發(fā)布我國天文學家的一項重大發(fā)現(xiàn)。此項成果是科學家首次發(fā)現(xiàn)由恒星展示的銀河系恒星外盤驚人的翹曲結構，該成果更新了人們對銀河系形狀的認知，在為人們最終理解像銀河系這樣的巨大盤星系如何形成和演化提供了關鍵線索。
▲銀河系銀盤示意圖
此項成果是由西華師范大學天文系系主任鄧李才研究員帶領的團隊完成，成員包括西華師大兼職教授、澳大利亞麥考瑞大學理查德·迪何銳思。
星系盤并非我們想象的那樣，是一個很平的圓盤子，而是處于一個不穩(wěn)定的狀態(tài)。在外盤處，巨大的星系盤會逐漸向上或向下卷起，整體形成一個接近炸薯片一樣的彎曲狀態(tài)，天文學家稱這種形狀為“翹曲”。大量觀測表明，大約三分之一的河外盤星系都或多或少的展現(xiàn)出翹曲形狀，銀河系是否也是如此呢?很早就有射電觀測發(fā)現(xiàn)銀河系的氣體盤呈現(xiàn)出和很多河外星系一樣的翹曲結構，但是關于恒星盤的形狀一直缺少直接的證據(jù)。
▲上圖：造父變星揭示的銀河系銀盤三維圖，太陽(橙色圓形圖標)并不在翹曲交點線上。kpc為天文距離單位，1kpc大約為3262光年。下圖：翹曲交點線角隨銀心距存在進動。
“測量銀河系外盤的距離是十分困難的，而準確的距離才能讓我們確信外盤的形狀。”國家天文臺的陳孝鈿博士如是說。他曾多次來到西華師大參與合作研究。
▲四川天文學家鄧李才研究員
“造父變星是一類中等質量的年輕脈動變星，比太陽重3-20倍，亮約幾萬倍。由于它們的脈動周期和光度嚴格相關，因此可以精確測定距離，精度可達到3-5%。”陳孝鈿等人去年發(fā)布的第一個紅外全天變星星表包含了上千顆銀河系造父變星，這批像珍珠般寶貴的恒星正是指示銀河系年輕恒星盤的形狀的絕佳示蹤體。1339顆造父變星猶如明燈一樣點亮了被煙霧籠罩的銀河。
從三維空間分布上看，距離銀河系中心越遠，這些造父變星就越偏離銀盤面，整體呈“S”型;如果面向銀心并讓北銀極朝上，那么左手邊的銀盤會朝上(北)卷起，右手邊的則相反。不僅如此，他們還發(fā)現(xiàn)，從銀心向外翹曲呈現(xiàn)復雜的進動現(xiàn)象。
“出乎我們意料，造父變星的恒星盤結構和銀河系氣體盤的結構非常一致。而更重要的是，這個翹曲的“S”形狀還存在逐漸扭轉的螺旋樣式。” 本文的合作者理查德·迪何銳思指出。
盡管翹曲現(xiàn)象在河外星系中經(jīng)常出現(xiàn)，但是理論家們對它是如何形成的莫衷一是。一種可能的解釋是外盤受到某種轉矩作用而形成。鄧李才對此項成果的總結是：“銀河系恒星盤翹曲的發(fā)現(xiàn)首先更新了人們對銀河系形狀的認識，同時也對外盤起源提供了決定性的觀測證據(jù)，為我們最終理解像銀河系這樣的巨大盤星系如何形成和演化提供關鍵線索。”
