爭論終結！中國科學家證實銀河系反銀心子結構起源於銀盤

這一發現終結了星波盪漾銀河的又一爭論。

5月8日，記者從中國科學院國家天文台獲悉，來自該台與西華師範大學等單位的研究人員，利用郭守鏡望遠鏡(LAMOST)和“蓋亞”衞星(Gaia)數據，對位於銀河系反銀心的麒麟座星環、三角座—仙女座星流和A13等子結構的起源開展研究，發現銀河系反銀心子結構並不是被銀河系吸積的矮星系的遺蹟，而是銀河系外盤的一部分。該結論結束了天文界長期以來關於反銀心子結構起源的爭議。相關研究成果發表於《天體物理學報》。

顧名思義，所謂反銀心是指銀河系內和銀心方向相反的區域。天文學家對於反銀心子結構的研究如同星空旅行，從銀心出發，輻射狀撒網，一路尋找萬千星辰綻放的“結構花”。

目前，天文學家在銀河系反銀心方向上已經尋找到的子結構有北近結構、南中結構、麒麟座星環、A13以及三角座—仙女座星流。這些子結構由內向外，從3.9萬光年到9.8萬光年依次排列，共同構成了反銀心方向上獨特的風景線。不僅如此，這些恆星子結構還交替出現在銀盤的南北兩側，勾勒出銀盤近似波浪狀起伏的優美姿態。

同時，這些子結構的發現也讓天文學家重新認識了我們的銀河。它並不是傳統認知的光滑扁平盤，而是一條星波盪漾的不安分星河。“但這些反銀心子結構到底起源於哪裏？天文學家對此一直爭論不休。”中科院國家天文台研究員薛香香説。

研究人員利用LAMOST在銀河系反銀心觀測到的大樣本數據優勢，結合“蓋亞”DR2的高精度自行數據，搜尋到589顆來自麒麟座星環、三角座—仙女座星流和A13結構的成員星。“這是目前最大的反銀心子結構成員星樣本。”西華師範大學物理與空間科學學院副教授李靜説。

與其他旋渦星系一樣，銀盤被認為由薄盤和厚盤兩部分組成。研究人員將這些成員星樣本的化學元素含量、運動特徵以及能量角動量分佈與銀盤進行“親子鑑定”，驚喜地發現，這些成員星與銀盤擁有相似的近圓形運動軌道。金屬丰度與厚盤星相似，這都證明這些子結構成員星可能來自銀盤厚盤。

進一步驗證發現，這些子結構成員星的α元素丰度明顯低於厚盤。對此，李靜解釋道，這是由於目前銀河系外盤依然存在很多冷氣體，相對於內盤，分子云密度低，恆星形成速度慢，化學元素的金屬丰度增加也不充分，因此α元素丰度比厚盤星要低。

“從運動特徵和化學DNA鑑定，我們推測這些子結構成員星應該屬於低α丰度貧金屬外盤星，這也就意味着這些反銀心子結構起源於銀盤。”薛香香説。

同時，這些子結構分佈於距離銀河系中心3.9萬光年到9.78萬光年的範圍，這也論證了離銀心9.78萬光年處仍然存在外盤成分。

這一結論佐證了銀盤的半徑至少有9.78萬光年，是最早人們認識的經典盤尺度的兩倍，這與2018年基於LAMOST數據取得的研究成果，將銀河系從“二環”擴建到“五環”的結論相吻合。

李靜表示，這項研究證實了銀河系反銀心子結構起源於銀盤，也證實了麒麟座星環、A13、三角座—仙女座星雲是銀河系外盤一部分的觀點是正確的，終結了天文界長期以來關於反銀心子結構起源的爭議。

◎本報記者 陸成寬