银河系究竟长啥样？17年探索揭开面纱

2020年05月29日 22:00 人民日报

睡前聊一会儿，梦中有世界。

听众朋友，你好。灿烂星空、浩瀚银河，总是带给人们无限遐想。但是银河系究竟长啥样，却是一道未解之谜。

不久前，中外科学家团队历经17年科研攻关，绘制出了迄今为止最精确的银河结构图，让这一问题得到了破解。

今晚，我们就来聊一聊这个话题。

　　据这项发表在《科学美国人》杂志上的最新研究成果表明，中美德三国天文学家领导的国际团队，利用“甚长基线干涉技术”，精确测量了位于银盘上近200个大质量恒星形成区，绘制出尺度约为10万光年见方的银河系结构图，清晰展示了银河系是一个具有4条旋臂的棒旋星系。当银河系以精确的结构图呈现在世人面前，科学进步不仅揭开了我们所居住星系的神秘面纱，也拓展了人类认知的边界。

　　早在1785年，英国著名天文学家赫歇尔就通过恒星记数的方法，第一次提出银河系是一个由亿万颗恒星组成的扁平系统。但受制于距离遥远和观测困难，这个扁平的恒星系统的内部结构一直没有人能弄清楚。直到21世纪初，美国、德国和中国的天文学家主导成立了由8个国家22位天文学家参加的“银河系棒和旋臂结构遗珍巡天”重大科学计划。通过十多年的观测和大量数据处理，最终得到了银河系旋臂的结构、太阳系的位置以及太阳系绕银河系中心旋转的速度。这一重大成果为研究银河系乃至星系的形成提供了重要观测依据。

    银河系结构图：利用多台射电望远镜，天文学家对银河系进行了数千小时的观测，测量了一些天体结构之间的距离。此图是有史以来最好的银河系结构鸟瞰图。数据展示了围绕银河系中心的四个主要的旋臂结构。我们的太阳（天文学家将其视为四象限测绘坐标的中心）会围绕银河系运转，环绕一周大概需要2.12亿年。靠近太阳轨道的地方，有一条较小的旋臂（蓝色）。未来，使用南半球上的射电望远镜开展的研究可能会揭示出第四象限中大部分目前未直接观测到的其他结构。| 制图：埃琳娜·哈特利（Elena Hartley）

　　事实上，科学家绘制出迄今最精确银河系结构图，不仅是天文研究的重大突破，也是人类认识宇宙的重大突破。从中国先民仰观俯察提出“天圆地方说”，到古希腊数学家毕达哥拉斯提出大地是球体这一概念，从15世纪哥白尼提出的“日心说”带来思想变革，到近代天体物理研究突破太阳系，抵达更为遥远的宇宙深处，人类对宇宙的探索从未停止。在这个过程中，人类不断突破既有知识瓶颈，提高改造和利用自然的能力，重塑着人与宇宙的关系。正因如此，此次绘制出银河系结构图，被不少人视为“人类继认识地球和太阳系后，跨入我们居住的巨大银河系的关键一步”。

　　这些进步的取得，建立在一代代人的努力之上，是一个漫长而艰巨的过程。“装备”的先进与否，很大程度上决定了天文学的发展和成就。就拿这次中外科学家采用的“甚长基线干涉测量”技术来说，这种射电天文学测量方法，需要用多个射电望远镜同时观测一个天体，从而模拟成为一个大小相当于望远镜间最大间隔距离的巨型望远镜，倘若没有各国的通力合作，也是很难做到的。再如去年“首张黑洞照片”引发广泛关注，从西班牙到南美，从夏威夷到南极，正是全球200多位科学人员合作，将8个天文台的射电望远镜联合起来，才实现了对黑洞的观测。可以说，我们向着宇宙探索的每一步，都集中体现了人类的智慧，也展现了人类的团结。

　　不论是诗人笔下的赞叹，还是科幻作家的想象，中国自古以来都不缺少仰望星空的人。近年来，我国在天文观测和宇宙探索上取得丰硕成果，也为世界天文学发展做出新的贡献。相信随着我国综合国力和科技实力的不断提升，这样的成果还会不断涌现，和各国科学家共同探索浩渺苍穹。

　　这正是：

　　银河耿耿夜迢迢，上下求索创新高。

　　浩渺苍穹无尽处，团结协作可听涛。