银河系悬臂之谜?暗物质或许是关键线索

tj发表于2018-08-10 00:00:00

银河系拥有2000亿颗恒星,被一个球形光晕和一个球形区域环绕,整个星系处于旋转状态,靠近中央的区域旋速较快,越远的区域旋速越慢。正常物质无法完全解释这种旋速差异,不可见的暗物质可能在其中扮演角色。

某些最早期星系出现气体漩涡

这些“新生儿”与银河系一样旋转

银河系充斥着无数星际物质,气体和尘埃云吸收恒星光线同时遮挡银河系的中央区域,让观察总体结构成为一种不可能。由于这个原因,恒星统计数据始终无法涵盖整个银河系,仅限于太阳周围大约1万光年的区域。直到20世纪中叶,科学家才在这方面取得突破,当时天文学家开始借助射电望远镜观测宇宙。

银河系拥有2000亿颗恒星好似一个巨大的漩涡

氢是宇宙内最常见的元素。作为星际物质的一部分,中性氢(H1)遍布恒星之间的太空,进而充斥整个银河系。这意味着氢气云的分布能够影响整个银河系的外形,就像骨骼塑造我们的体形一样。

如何让这些“宇宙骨骼”露出真容?答案是纳米宇宙。在基态氢原子中,原子核的旋转方向与绕核电子反向平行。如果两个氢原子对撞,原子核和电子的旋向可能处于平行状态,一段时间后恢复原来的反平行状态。这个过程会释放能量,能量以电磁波的形式向外辐射。尽管星际物质的密度极低,但由于原子不断发生对撞,导致电磁波谱的H1区域发光。

银河系的中央区域跨度1000×500光年

由南非的MeerKAT射电望远镜拍摄

电磁辐射几乎畅通无阻,不仅能够穿透尘云,同时还能被射电望远镜俘获。借助这个观察宇宙的新窗口,天文学家得以发现银河系的旋臂。上世纪70年代,研究人员发现只把氢当成银河系形态的指示器是不够的,因为旋臂内的氢浓度低于预计。为此,科学家开始寻找新线索。最重要的指示器当属星际分子云。它们会放射出一氧化碳辐射。

在准确描绘银河系肖像的道路上,科学家不断向前迈进。从侧面看,银河系好似一个略微弯曲的车轮。这个“宇宙车轮”的直径在10万光年左右,厚度只有5000光年。银河系的中央潜伏着一个超大质量黑洞,周围被一个明亮的球形凸起环绕。

从侧面看,银河系好似一个略微弯曲的车轮

这个“宇宙车轮”的直径在10万光年左右,厚5000光年,一个明亮的球形凸起环绕中央

在距银河系中央大约1.5万光年的位置,一个由尘埃、气体云和恒星构成的环向外延伸。银河系拥有多条旋臂,绝大多数以所在星座的名字命名,例如人马臂、英仙臂、矩尺臂、盾牌-南十字臂和天鹅臂。

太阳系座落于猎户臂,距银河系中央2.6万光年,几乎处在主平面上。银河系拥有2000亿颗恒星,被一个球形光晕和一个球形区域环绕,前者含有数千个球状星团,后者由微小的氢等离子体构成。整个星系处于旋转状态,靠近中央的区域旋速较快,越远的区域旋速越慢。正常物质无法完全解释这种旋速差异,不可见的暗物质可能在其中扮演角色。

银河系艺术概念图

在揭示银河系旋臂谜团的道路上,天文学家还面临另一个挑战。尽管处于旋转状态,银河系的旋臂并没有因此瓦解,在几十亿年时间里一直保持原有形态。一种解释是,冲击波穿过整个星系,压缩旋臂内的物质,就像是一条拥堵的高速路。不过,科学家并不清楚何种因素导致了这些密度波。


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