每8000万年才发生一次,银河系上演“宇宙之舞”最精彩的相遇

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在位于我们银河系中心一个神秘而长期存在的难题,现在终于得到了新的答案。一项新研究为所谓“银河系悖论”提供了一种潜在的解决方案,即不同观测结果对银河系中心区域的运动产生了相互矛盾的估计,其研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上。大多数螺旋星系,就像我们的家银河系一样,在中心有一个巨大棒状结构的恒星组成部分,银河系也是棒旋星系。

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了解真实的棒状结构尺寸和旋转速度对于理解星系是如何形成、演化,以及它们如何在整个宇宙中形成类似的条形至关重要。然而,我们银河系的棒状结构尺寸和旋转速度在过去5年里一直存在激烈争论;虽然对太阳附近恒星运动的研究发现了一个既快又小的棒状形,但对银河系中心区域的直接观测一致认为一个明显更慢和更大的棒状结构。由萨里大学的Tariq Hilmi和波茨坦莱布尼茨天体物理研究所(AIP)Ivan Minchev领导的国际科学家团队进行了这项新研究。

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图示:来自银河系模拟的快照,中间的棒状结构和旋臂被认为是以不同的速度旋转,如果它们断开连接,将显示其真实且较小的结构(左图);每次它们相遇时,棒状结构看起来更长,旋转速度更慢(右)。

为这一差异提出了一种很有洞察力的解决方案,这项研究由萨里大学的Tariq Hilmi和波茨坦莱布尼茨天体物理研究所(AIP)的Ivan Minchev领导,分析银河系最先进的星系形成模拟,模拟显示,棒状结构的大小和旋转速度都在时间上迅速波动,导致棒状结构的长度增加了一倍,在某些时候旋转速度加快了20%。棒状结构波动是与银河旋臂定期相遇的结果,可以用“宇宙之舞”来形容。

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当棒状结构和螺旋臂相互靠近时,由于引力的相互吸引,棒状结构减速,螺旋臂加速。一旦连接起来,这两个结构就会作为一个整体移动,棒状结构看起来比实际长得多,速度也慢得多。当舞者分开时,速度会加快,而螺旋线则会变慢。如果我们碰巧生活在银河系和螺旋形相连的时候,那么关于银河系的悖论争议就可以简单地解决,给人一种大型缓慢的错觉。

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然而,恒星在太阳附近的运动仍然受到棒状结构真实但小得多的性质支配,因此这些观测结果似乎是相互矛盾的。最新的观测证实,银河系内部的螺旋臂目前与棒状相连,根据模拟,这种情况大约每8000万年发生一次,现在正处于舞蹈最精彩的阶段。来自即将发布的盖亚卫星任务第三次数据发布的数据,将能够进一步测试这一模型,未来的任务将发现这种舞蹈是否会在宇宙中的其他星系继续进行。

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博科园|研究/来自:萨里大学

参考期刊《皇家天文学会月刊》

DOI: 10.1093/mnras/staa1934

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