众所周知，银河系是一个旋涡星系，是一个延伸的、多臂的圆盘中的恒星漩涡。但星系的结构远非二维。在那些熟悉的旋臂之上和之下，有一个鲜为人知的特征，即围绕圆盘的球形恒星群，构成了晕。
几十年来，晕的存在促使天文学家提出关于其本质的重大问题：它的结构如何？晕中的恒星与太阳等圆盘恒星或晕中其他地方的恒星相比如何？以及晕是如何形成的？近年来，一群天文学家通过利用对天空进行的大型望远镜巡天，提出了其中一些重大问题的答案。
他们得出的结论是，晕至少由两个不同的恒星群组成，它们具有不同的化学成分和不同的轨道。一组恒星，被称为内晕，通常在更靠近银河系中心的地方运行，其成员往往比更远的恒星含有更多的铁等重元素。（相对于银河系圆盘中的恒星，晕中的恒星总体上重元素含量较低。）外晕的恒星在银河系中心周围的轨道稍宽一些，重元素含量较低，并且——与内晕不同——倾向于沿着逆行轨道运行，其环绕银河系的方向与银河系圆盘的旋转方向相反。
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“我们认为它不仅仅是一个晕，”国家光学天文台和密歇根州立大学的天文学家蒂莫西·比尔斯说，他是最近发表在《天体物理学杂志》上的一项研究的主要作者。比尔斯、澳大利亚麦考瑞大学的丹妮拉·卡罗洛和他们的同事们基于斯隆数字巡天的数据进行了分析，这是一项在位于新墨西哥州阿帕奇波因特天文台进行的长期望远镜观测活动。“我们主张我们看到的是至少一个双重晕，”他说。
随着银河系通过吸积较小的星系而建立起来，内晕和外晕将代表银河系形成的两个不同时期。“我们实际上认为，形成场景可以用多阶段组装来描述，”比尔斯说。内晕将代表相对较大的矮星系的残余，这些星系在早期合并。较轻的星系会在后期以非常缓慢的聚集方式连接在一起，形成外晕。
内晕和外晕并非清晰地划分，但这两个星系群的运动方式差异可能有助于天文学家找到主要含有氢和氦的极其原始的恒星。这些是宇宙早期第一代恒星的原材料；随后的几代恒星含有在恒星核和超新星中融合，然后释放到星际空间的较重元素。“了解你有这种二分法有助于引导我们找到这些有趣的低金属丰度恒星，”比尔斯说。外晕恒星可以通过其在天空中的独特运动进行识别，以便进行详细研究。“这些恒星讲述了宇宙如何构建其元素的故事，”比尔斯说。
但并非所有人都认为事实支持双重晕的解释。“我对单晕、双晕、多晕持非常宽松的看法，”俄亥俄州立大学的美国宇航局哈勃研究员天体物理学家拉尔夫·舍恩里希说。“我不介意任何关于双重晕的想法。只是我没有看到任何证据。”
舍恩里希和他的同事发表了一篇 2011 年的论文，《关于银河晕的所谓双重性》。在天体物理学中，研究论文的草稿通常在同行评审期刊发表前几个月就出现在网上，比尔斯小组和舍恩里希小组之间的来回辩论呈现出令人眼花缭乱、看似时间扭曲的过程，其中一篇论文反驳了另一篇尚未发表的论文。
首先，比尔斯、卡罗洛和他们的同事在 2007 年和 2010 年发表了两项研究，论证了晕的双重性质。然后，在 2010 年晚些时候，舍恩里希和他的合著者在 arXiv.org 上发布了他们的反驳，这是一个天文学家和物理学家广泛使用的预印本服务器。比尔斯和他的小组在 2011 年在 arXiv 上回应了最终发表在《天体物理学杂志》上的分析。但是当这项研究发表时，舍恩里希的团队已经出版了他们更新的反驳，发表在《英国皇家天文学会月刊》上，其中包括对之前未发表的比尔斯小组对反驳草稿的回应的回复。比尔斯论文的最终出版版本反过来在附录中针对舍恩里希论文的最终出版版本。
舍恩里希批评的细节，以及比尔斯对该批评的批评（等等），迅速转向技术性和神秘性。但争论的核心问题之一是，拟议的外晕中恒星的距离是否被严重高估了。特别是，“转向点恒星”，它们已经耗尽了核燃料并离开了所谓的恒星演化的主序星，很难从远处诊断。“如果你说它是次巨星，而实际上它是矮星，那么你就犯了一个巨大的错误，”舍恩里希说，并补充说，转向点恒星的距离估计可能相差多达 50%。
由于来自太阳（它本身正在星系中飞驰）的距离存在缺陷，恒星可能会被错误地识别为以逆行方式移动。舍恩里希将此比作从汽车上看树：路边的树木以模糊的速度掠过，而几百米外的树木几乎静止不动。因此，如果移动车辆中的乘客看到树木快速飞过窗户，并错误地认为这些树木很远，那么他或她必须得出结论，这些树木本身正在向后移动。“重点是，当我们只使用它们的恒星时，我们可以看到它们的一些特征，”他说。“但是当我们去掉那些被距离估计污染的转向点恒星时，它们就消失了。”
就他们而言，比尔斯和他的同事认为，舍恩里希的小组在他们的批评中使用了有缺陷的距离尺度。（舍恩里希反驳说，他和他的合作者使用了多种距离测量方法，因此他们的分析不依赖于任何一种估计距离的方法。）比尔斯指出，最近的理论天体物理学研究表明，双重晕的解释与目前星系如何形成的图景自然吻合。“如果我们没有发现这种内-外晕结构，”他说，“那么摆在我们面前的问题将是，‘为什么不呢？’”
关于斯隆数字巡天的数据显示什么，仍然存在争议，但关于银河系晕如何构成的更大问题可能很快就会得到解决。欧洲航天局计划在 2013 年发射一艘名为盖亚的宇宙飞船，以极其精确地跟踪大约 10 亿颗恒星的运动。一旦盖亚返回其数据，比尔斯说，晕的结构“将绝对显而易见——它将是清晰的。”即将进行的地面望远镜观测活动，例如将在智利使用大型综合巡天望远镜进行的观测活动，将产生大量关于附近和遥远天体的观测数据。“有了斯隆的数据，我们才刚刚看到它，”他说。“有了接下来的大型观测，这将是板上钉钉的事。”