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現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者
依據最新資料繪製的銀河系3D圖。(圖片來自連結)
眾所周知。銀河系是一個棒旋星系,主要外圍結構是由兩條纏繞銀河系盤面三至四圈的旋臂構成,而且天文科家也開始確度過去分成的XX臂頂多只是兩條旋臂在不同距離的延伸而已,不過由於至於我們只居於這星系中,加上至少1/3銀河視野又被銀心防近的密集星空所阻。幾乎沒有可能一窺全豹,只能不斷收集更多銀河系內恒星的數據,才能模擬出大概外形出來。
位於長蛇座的螺旋星系ESO 510-G13,銀盤有明顯的扭曲,似乎是和其他星系交互作用的結果。(圖片來自維基百科)
星系並不呈正常形狀,有點歪歪斜斜是經常的是,過去的研究一般認為主要原因是附近有其他較大質量的星系使其扭曲所致。不過銀河系次集團中除大麥哲倫星系對銀河系稍有威脅外,其他的個頭都太小,難以嚴重影響銀河系的外形,而大麥哲倫雲的距離又有17萬光年左右,也似乎難以嚴重影響銀河系的結構。
由蓋亞望遠鏡收集到的數據模擬出來的銀河平面圖,特別的是,由地球所在離銀心的位置開始,外圍的力量似乎對銀盤的拉扯愈來侕大,銀河的變形也愈加明顯,(圖片來自Bilibili視頻網站截圖)
然而由上世紀60年代開始,有研究陸續發現銀河系盤面邊緣位置呈扭曲狀態。不過由於當時對銀河系各星星的定位及精確距離分析機制仍未確立,當時還只是猜度而已,直到2014年歐洲太空總署的蓋亞太空望遠鏡正式投入服務,並開始搜集10億個目標恒星的實際距離、自行及星等、光譜等數據,繪製一幅「粗略的」銀河結構圖。
在蓋亞任務開始後,包括中國在內的多國研究團隊發表論文,以當時蓋亞收集到的銀河系內造父變星的數據(一種變光頻率很穩定,且和光度強弱有正相關的變星,變相可以確認其真正光度(星等)並推算精確距離),發現銀河系由距離中心2.5至3萬光年的距離上開始明顯扭曲,角度更接近20度左右,且呈一邊向下扭、另一邊向上扭的形狀。
過去普遍學者都認為暗物質暉應該呈圓球形分佈在星系周圍,但近年似乎愈來愈多的證據證明其可能屬橢圓球甚至扁球形。加上過去有觀測結果,發現由於能受引力影響,在星系碰撞過程中其實有機會被另一個星物的物質「撞歪」。(圖片來自連結)
對於這種扭動的解釋,2020年一篇論文指出這結構更像銀河系旁一個矮星系(即現在的人馬座矮橢球星系)在碰撞與融合過程中,引力干擾了邊緣結構並讓銀河系盤面經歷一次十分緩慢但像漣漪一樣的震動。然而最新的研究與電腦模擬又得出另一個假說:據Space.com報道,哈佛大學的研究小組在仔細研究銀河系邊緣恒星的運動方向與速度,發現銀河系中的暗物質暈才可能是最大「推手」。
電腦模擬的結果,暗物質有多種,但大部分都和電磁力沒關,也不發光,唯有對引力產生明顯影響,而且其質量也"貢獻"了銀河質量的大部分。雖然相當分散,但對銀河外緣地區也有強大的引力影響。Credit: Han, et al (圖片在連結)
由於先前的研究發現銀河系邊緣的星體普遍與銀盤呈20度傾斜,研究人員假定包圍銀河系的暗物質暈(近期有研究指可能呈蛋形而非正圓球)也是呈20-25度傾斜,並以這個暗物質暈模型和銀河系模型在超級電腦中運行20圈(約50億年),結果顯示電腦版本銀河系也發展成類似今日的外觀。
觀測人馬座矮橢球星系其實相當有難度,因為其本體現在銀河系另一側,地球沒法觀測到,只能研究其星流的分佈。另外由於這五十億年來多在銀河邊緣運行,無論是直接撞擊說還是擾亂暗物質說,「它」還是重要「嫌犯」。(圖片來自維基百科)
研究人員進一步假設這種嚴重傾斜的暗物質暈的成因,他們指出可能有另一個無論物質還是暗物質也不小的星系撞進銀河系附近,導致銀河系的暗物質暈傾斜度一度大幅提升至50度,然後好像鐘擺的漫慢回復至現時20度左右。至於是什麼星系撞進來,是現在慢慢融入銀河系的人馬座矮橢球星系,還是一些只是路過並穿過暗物質暈的星系,那就不得而知了。
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