在天文学家的努力下,我们对银河系的理解正变得越来越清晰。最近,由中国科学院大学、中国科学院国家天文台、北京大学和上海交通大学等机构的研究人员联合发表的一项研究,为我们提供了关于银河系结构的新见解。这项研究利用了郭守敬望远镜(LAMOST)和欧洲空间局Gaia卫星的数据,通过一种创新的方法——被称为“时光动画”的技术,直接测量了银河系银盘翘曲的进动方向和速率。
什么是银盘翘曲?在我们的宇宙中,许多盘状星系并不是完全平坦的圆盘,而是在边缘部分出现类似薯片那样的弯曲状态,这种现象被称作翘曲。银河系作为一个典型的盘状星系,也具有这样的特征。科学家们认为,这种翘曲可能是由于外盘物质的旋转平面与包裹着它的暗物质晕之间存在不对称所导致的。当一个倾斜的银盘绕其轴心旋转时,它会受到来自暗物质晕施加的引力矩影响,从而产生进动现象。
“时光动画”新方法传统上对于翘曲进动速度的测量依赖于间接的动力学模型,这些模型可能会因为动力学扰动或加热效应而导致结果不够准确。而此次研究采用了一种全新的“时光动画”方法,该方法基于不同年龄阶段的经典造父变星样本。研究人员利用了由Gaia卫星发现的2600颗年轻经典造父变星作为追踪对象,并结合LAMOST提供的数据来精确测定这些变星的距离及年龄信息。借助这种方法,他们能够构建出距今约2.5亿年间不同年龄段银盘的三维结构图,并以动画形式展示出来,形象地描绘了银盘翘曲随时间变化的过程。
揭示暗物质晕的真实面貌通过对“时光动画”的分析,研究团队首次明确地测定了银盘翘曲沿逆太阳旋转方向以每百万年0.12度的速度进行进动。此外,随着距离银河中心越远,这一进动速度逐渐减小。进一步研究表明,在考虑了银河内盘因素后,当前包围着翘曲区域的暗物质晕呈现为略偏离球形的扁椭球体形态,其长轴与短轴之比介于0.84至0.96之间。这是目前唯一能够合理解释观测到的翘曲剩余进动量大小的模型。
结论与意义本项研究成果不仅提供了一种新颖且令人信服的方式来探究银河系内部动力学特性,而且也为理解整个银河系乃至更广泛宇宙范围内暗物质晕的演化历程奠定了坚实基础。这标志着我们在探索宇宙深层次结构方面取得了重要进展,未来还有更多未知等待着我们去揭开面纱。