当你身处星系内部时,绘制星系地图并不容易。在发现第一个天体螺旋后,天文学家花了一个世纪的时间才证明银河系本身看起来像一个巨大的螺旋。它的旋臂挤压着星际气体和尘埃,导致气体云密度增大,坍缩并形成新的恒星;最亮的初生恒星如此辉煌地照亮了旋臂,以至于螺旋星系看起来像发光的宇宙飓风。银河系有几条这样的旋臂。现在,中国的天文学家发现,其中一条可能环绕整个星系,使我们的星系家园跻身于螺旋星系中的精英行列。
这条旋臂以从地球上看到的两个星座——盾牌座和半人马座——命名为盾牌座-半人马座。早在新发现之前,许多天文学家就认为盾牌座-半人马座是银河系中最伟大的旋臂之一。它从银河系中心的棒状结构的近端延伸出来,棒状结构是银河系中心一个长雪茄状的结构。这条旋臂以逆时针方向向外延伸,在我们和银河系中心之间穿过,然后一直延伸到银河系的另一侧。2011年,天文学家发现这条旋臂到达了银河系的远侧,并开始再次接近我们这一侧的银河系。
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现在,中国南京紫金山天文台的天文学家孙燕及其同事认为,盾牌座-半人马座旋臂可能延伸得更远。天文学家使用一个直径13.7米的大型射电望远镜,寻找标记螺旋臂的稠密星际气体云。这种气体主要由难以检测的分子氢组成。相反,孙的团队搜索了来自下一个最丰富的星际分子——一氧化碳气体的射电波。
天文学家探测到48个新的分子云,以及早期观测者在外部星系中看到的另外24个分子云。这些云距离星系中心的距离大约是我们太阳系的两倍:太阳距离银河系中心大约27,000光年,而新的云距离银河系中心46,000到67,000光年。正如天文学家在2015年1月10日出版的《天体物理学杂志快报》中报道的那样,这72个云沿着一个以前未知的螺旋臂段排列,该臂段长约30,000光年。
天文学家说,最引人注目的是,该臂段可能从盾牌座-半人马座的最外部分延伸出来,使这条旋臂更长。如果是这样,那么这条旋臂实际上绕星系旋转了完整的360度。“这太令人惊讶了,”威斯康星大学白水分校的天文学家罗伯特·本杰明说,他没有参与这项发现。“这很罕见,”哈佛-史密森天体物理中心的托马斯·戴姆指出。“我敢打赌,你必须浏览几十张正面螺旋星系图像,才能找到一个可以说服自己追踪一条旋臂360度旋转的图像。”戴姆帮助发现了盾牌座-半人马座旋臂在2011年的延伸。“我的印象是我们已经找到了它的末端,”他说。“所以我看到这个非常惊讶。”
然而,存在一个问题:天文学家在2011年发现的臂段末端和新臂段的起点之间存在一个40,000光年的缺口。因此,尽管本杰明和戴姆表示这些云几乎肯定代表了一个新的螺旋臂段的发现,但它可能并非真正属于盾牌座-半人马座旋臂。幸运的是,科学家们知道如何测试这一新说法:在缺口中寻找分子云。“在未来几年内,确认或驳斥他们的假设应该很容易,”本杰明说。
如果该提议成立,那么从远处看,我们的星系可能比以前想象的更引人注目。大多数螺旋星系都很普通,但少数享有盛誉的星系,被称为大设计螺旋星系,炫耀着它们的美丽。原型是令人难以置信的涡状星系,它是宇宙中最美丽的星系之一。“我不认为我们像涡状星系那样壮观,”本杰明说。涡状星系的美丽可能归因于一个绕其运行的星系,它搅动了它的星盘并加强了它的螺旋。在我们的星系中,旋转的棒可能起到类似的作用,而且对360度螺旋臂的初步发现,本杰明说,无疑加强了我们同样生活在一个大设计螺旋星系的说法——一个如此有吸引力的星系,它可能是周围数百万光年螺旋星系羡慕的对象。