科学家发现银河系旋臂上一处未知“断裂”结构，跨越 3000 光年

北京时间 8 月 23 日消息，据国外媒体报道，天文学家在银河系的旋臂上发现了一个不寻常的"断裂"结构，跨度达 3000 光年。这可能代表了一种以前未知的星系亚结构类型。

这项新研究的结果发表在近期的《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）杂志上。

研究人员在文中描述了"人马臂的高俯仰角结构"，而这里的"高俯仰角"，描述的是这个被拉长的星团从银河系人马臂突出时的极端角度。这一结构的长度为 3000 光年（不到整个银河系直径的 3%），由年轻恒星和孕育恒星的气体云组成。

绘制银河系的各种特征并不容易，因为我们就生活在其中。正如研究人员在论文中所说，"由于我们用的是一种来自银盘内部的视角，因此将单个恒星的形成区域与更大的银河系环境联系起来一直十分困难。"

幸运的是，新的工具和技术可以为天文学家提供这方面的帮助。研究人员分析了斯皮策太空望远镜收集的数据（该望远镜于去年刚刚退役）。斯皮策太空望远镜能探测红外光，这使其可以透过厚厚的气体和尘埃云（即星云），成为观测新诞生恒星的理想工具。

具体来说，研究团队分析的数据来自一项名为"银河遗迹红外中层调查"（Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire，简称 GLIMPSE）的调查；在这项调查中，斯皮策太空望远镜扫描了 10 万多颗"婴儿"恒星。

研究人员还分析了来自欧洲空间局盖亚任务的数据，并从中获得了恒星间距离的精确测量结果。

在此基础上，他们创建了人马臂的三维地图。人马臂又称人马-船底臂，是银河系一个突出的螺旋臂。

在银河系中，每一条旋臂都是从银河系中心向外辐射，由恒星和扩散云气结合成长而蜿蜒的星流。这些巨大的结构中常拥有十亿颗以上的恒星和数以千计的气体云。人马臂集中了大量的电离氢区、年轻恒星和分子云，是银河系中最显著的旋臂之一。

当我们把盖亚任务和斯皮策太空望远镜的数据放到一起，并最终获得这张详细的三维地图时，就可以看到这个区域有相当多的复杂结构，是以前从未见到过的。

天文学家对人马臂已经进行了大量研究，该结构拥有若干巨大的恒星形成区域，包括欧米茄星云（M17）、三叶星云、礁湖星云和鹰星云（其内部包含由星际气体和尘埃组成的"创生之柱"）。在这项新研究中，研究人员试图绘制出人马臂部分恒星形成区域的位置和速度。

新探测到的这个结构以近 60 度的俯仰角突出。人马臂本身以 12 度的俯仰角紧紧地围绕着银河系。因此，将碎片描述为高俯仰角结构。追根结底，这个发现提醒人们银河系中的大尺度结构存在着许多不确定性。如果我们想要理解更大尺度上发生了什么，就需要审视其中的细节。

现在还不能完全确定这一断裂结构是如何形成的，但在这片广阔的空间中，"婴儿"恒星可能是在同一时间和同一地点诞生的。作为密切相关的"兄弟姐妹"，这些恒星应该也同样受到了银河系旋转所产生的影响 -- 引力和剪切力。因此，改进的恒星模型，无论是在它们彼此之间的距离和它们的速度方面，都需要阐明这个新的天文谜题，并为研究神秘的星系旋臂提供线索。

这个结构只是银河系的一小部分，但它可以告诉我们关于整个银河系的一些重要信息，此前，天文学家也曾在其他螺旋星系中观察到过奇怪的球体特征，包括所谓的"毛刺"和"羽毛"，其中一些特征会从旋臂垂直地突出来。"毛刺"是由大量恒星形成的亮点，而"羽毛"则是尘埃组成的团块。不过，新研究在银河系中看到的特征不属于这两种，因此被认为是独一无二的。

至于在银河系或宇宙其他地方是否存在其他高俯仰角结构，现在仍没有明确的答案。这将是未来工作的重点，进一步的研究也将确定该特征是否可以作为人马臂一个真正的子结构。