這是美國加州福尼亞一個高山湖泊上空的銀河拱橋。從我們在銀河系旋臂這個位置來看，銀河系圓盤稠密的內部區域是一條單獨的恒星帶，但是，我們很難想象銀河系更大尺度的形狀。

圖源：BABAK TAFRESHI, NAT GEO IMAGE COLLECTION

撰文：NADIA DRAKE

根據對我們星系最新一次3D測繪，我們的銀河系并非如飛盤那般平坦，而是一個扭曲的形狀。如果從側面看去，銀河系旋臂環繞著突起的銀心，就像是把一張唱片扭成S形，或者像是一顆從漏勺中滑下來的水煮荷包蛋。

“銀河系的扭曲非常明顯。如果我們能從側面觀察銀河系，就能看得很清楚。”波蘭華沙大學的Dorota Skowron說道。近日，《科學》期刊上發表了她團隊的研究成果。

科學家利用數千顆周期性脈沖恒星制作出這張地圖。該地圖是迄今為止銀河系最精細的地圖之一，而且進一步證明了此前關于銀河系扭曲的研究。此外，Skowron及其同事們還順帶著發現了一些證據，證明我們附近發生了恒星形成大爆發。

她說：“我們親眼可見，在我們自己的星系內部，恒星形成并非一個持續的過程，而是以爆發的形式發生。”

星系扭曲

銀河系的寬度約12萬光年，是一個螺旋星系，有四個大旋臂繞著銀河中心，而我們的太陽系位于其中一個小旋臂上，距離銀心2.6萬光年。

銀河系盤面上靠近中心的恒星和氣體大多都分布比較薄而平。但是，大約從太陽距離銀心的距離開始，銀河系開始扭曲，一側向上彎，另一側向下彎。

在銀河系邊緣就有點“隨意”了：銀河系盤面發散開來，寬度從500光年至3000多光年不等；而扭曲程度更甚，某些恒星甚至分散在銀道面上下5000光年的地方。

Skowron說：“我們認為，這種扭曲可能是由于銀河系與周邊的衛星星系交互形成的。”她指出，如今的銀河系周圍環繞著一眾矮星系。“還有一些理論認為，扭曲是由于銀河系內部的氣體或暗物質交互作用產生的。”所謂暗物質，指的是占我們宇宙質量85%的不可見物質。

其實，發現扭曲的螺旋星系一點兒也不稀罕。迄今為止，天文學家已經在我們能看到其側面的星系中，觀測到了大量扭曲星系。比如，我們的鄰居、巨大的螺旋星系仙女座，就是一個與銀河系類似的扭曲的星系。但是，由于我們處在銀河系內部，想要看清我們自己星系的宏觀結構，卻困難得多。

奇思妙想

Skowron及其同事們用了2431顆經典造父變星，以3D測繪了銀河系。

造父變星的亮度有時候是太陽的幾千倍，而且它會有節奏地變亮變暗，其變化周期與其固有亮度密切相關。通過監測這些“脈動”，天文學家可以弄清這些恒星應該有多亮，然后利用其固有亮度計算出其確切距離。這一計算關系是哈佛學院的天文學家 Henrietta Swann Leavit在1912年首次確定的。

多年來，Skowron及其團隊一直在觀測這些巨大而年輕的恒星周期性地律動，甚至還監測了銀河系邊緣地帶的此類恒星。他們所使用的設備是OGLE，安裝在智利的一架望遠鏡上面，另外還使用了其它幾架望遠鏡。

“銀河系的結構都被測繪了，而且還記錄有準確的距離。”法國德貝桑松（Besancon）天文臺的Annie Robinof 說道。他利用氣體分布及在銀河系盤面運動的信息制作出了類似的地圖。

她說：“這一結果與氣體地圖顯然是匹配的。”

恒星爆發

Skowron及其同事們還發現了幾群造父變星最近才突然出現（從宇宙尺度而言）。該團隊鑒別出三片不連續的恒星群，其年齡從2000萬年至2.6億年不等，而且都緊密分布在銀河系的幾個旋臂上。

與之相比，銀河系里已知的最古老恒星已有100億至130億年之久。

圖上彩色的點代表著銀河系里最近爆發的恒星群，其中紅色代表恒星年齡較大，藍色代表恒星年齡較小。

圖源：J. SKOWRON/OGLE/ASTRONOMICAL OBSERVATORY, UNIVERSITY OF WARSAW

在銀河系這種如今每年產生的恒星屈指可數的星系里，究竟是什么導致了最能的這場恒星生成大爆發，目前尚不得而知。Robin指出，高密度區域的緩慢移動，會把氣體和塵埃壓入恒星際云團，引發恒星生成，而Skowron推測銀河系與一個經過的矮星系之間的相互作用可能就是誘因。

Skowron說：“我們必須要知道，造父變星作為一個群體相對年輕。這意味著，我們只能利用造父變星只研究我們星系最近的歷史，因此，銀河系更早期的歷史還有很多有待發現。”

（譯者：mikegao）