科学家绘出迄今最精确银河系结构图,,注：文章内的所有配图

科学家绘出迄今最精确银河系结构图

科技日报南京4月21日电（金凤）银河系直径约为10万至18万光年，太阳系离银河系中心很远，且位置接近银道面，因此我们所看到的旋臂都重叠投影在天球上而无法分辨。21日，南京大学发布消息，著名杂志《科学美国人》近日刊登了由美国科学院院士M·里德和该校天文与空间科学学院郑兴武教授联合撰写的封面文章，总结了由他们及德国马普射电天文研究所K·门滕教授所领导的国际团队历经15年对银河系结构的研究成果。该团队用甚长基线干涉技术精确测量位于银盘上近200个大质量恒星的距离和自行，得到银河系旋臂的结构、太阳系的位置以及它绕银河系中心旋转的速度，绘制出尺度为10万×10万光年的全新银河系结构图。该图是迄今最精确的银河系结构图。

“这张迄今最精确的银河系结构图清晰地展示出银河系是一个具有四条旋臂的棒旋星系，基本解决了银河系究竟有几条旋臂这个天文学中长期悬而未决的重大科学问题。”论文作者之一郑兴武说。

《科学美国人》近日刊登了由美国哈佛-斯密松天体物理中心资深天文学家、美国科学院院士马克·里德和南京大学天文与空间科学学院教授郑兴武联合撰写的题为“银河系新视野”的封面文章，总结了由他们两人及德国马普射电天文研究所卡尔·门滕教授所领导的国际团队，历经15年时间对银河系结构潜心研究的成果。

该团队用甚长基线干涉技术精确测量位于银盘上近200个大质量恒星形成区的自行和距离，得到银河系旋臂的结构、太阳系的位置以及它绕银河系中心旋转的速度，绘制出尺度为10万×10万光年的全新银河系结构图。该图是迄今最精确的银河系结构图，它清晰地展示银河系是一个具有四条旋臂的棒旋星系，彻底解决了银河系究竟有几条旋臂这个天文学中长期悬而未决的重大科学问题。

银河系结构是天文学的重大科学问题之一。据郑兴武教授介绍，主要原因是银河系直径估计约为10万至18万光年，太阳系离银河系中心很远，且位置接近银盘中心面，因此我们所看到的旋臂都重叠投影在天球上而无法分辨，正是“不识庐山真面目，只缘身在此山中”。但如果能精确地测定旋臂上足够多的天体到太阳的距离，也完全能从内到外勾画出银河系的旋臂结构。然而，在银盘上分布着浓密的尘埃和气体，对银河系旋臂上天体的光学辐射产生非常严重的消光，即使用大光学望远镜也只能看清银盘上6000光年以内的天体，这远远小于银河系的大小。

真正广泛深入地观测和研究银河系的结构得益于20世纪50年代射电和红外天文学的兴起。天文学家用射电和红外望远镜发现，银河系旋臂上的大质量恒星形成区中除了有光学辐射的天体之外，还有更多的、在光学不可见的射电和红外辐射天体以及孕育它们的冷分子气体和尘埃，它们都可以作为银河系结构的示踪天体。更重要的是，射电和红外辐射能穿透银道面上弥漫的星际介质（气体和尘埃），让我们直达银河系的边缘。

经过近半个世纪的观测和研究，天文学家普遍认为银河系是一个棒旋星系。然而，由于不能准确测定大质量恒星形成区中年轻天体的距离，银河系结构的一些最基本的问题——如银河系究竟有几条旋臂、太阳在银河系中的精确位置和运动等，仍没有解决。

21世纪初，由中国、美国、德国、意大利、荷兰、韩国、日本和波兰共8个国家的22位天文学家，筹划建立了“银河系棒和旋臂结构遗珍巡天”（简称“贝塞尔”）重大科学计划。“贝塞尔计划”用等效口径为地球直径的甚长基线干涉阵，采用几何三角视差方法直接测量大质量恒星形成区中脉泽源的自行，从而获得它们的精确距离（脉泽源是一种亮温度超过亿度、甚至万亿度的宇宙激光点源）。

从2003年开始，研究团队测量了银盘上163个大质量恒星形成区中脉泽源的自行和距离，结合国际上其他团组测量的37个脉泽源，共获得了银河系中近200个大质量恒星形成区的距离和自行。这些大质量恒星形成区在银盘上的分布清晰地勾画出4条主旋臂，它们分别是英仙臂、人马-船底臂、矩尺臂和盾牌-半人马臂。再结合红外、一氧化碳和大量年轻天体的观测资料，最终绘制出了银河系结构图，它是一个具有4条旋臂的棒旋星系。在河外星系中，棒旋涡星系是一个大家族。银河系是一个普通的星系，也是一个旋臂匀称美丽的星系。

科学家研究发现，我们居住的太阳系不在四条主旋臂上，而非常接近于独立于这四条主旋臂的一条本地臂上。这条本地臂位于英仙臂和人马-船底臂之间，长度约为20000光年，比以前估计的要大得多，它的形状和包含丰富的大质量恒星形成区可与其他4条主旋臂类比。本地臂或许不是孤立的臂段，极有可能是邻近英仙臂和人马-船底臂的一部分。太阳离银河系中心距离为26000光年，绕银心旋转速度为236千米/秒，即绕行一周大约要2.12亿年。太阳几乎在银盘的中心平面上，距中心面垂直距离约为20光年，比以前的估计值82光年要小。

据悉，“贝塞尔计划”研究团队中的中国成员来自南京大学、紫金山天文台、上海天文台和国家授时中心。15年来，中国团队本着共同发起、共同组织、资源互补、成果共享的原则在“贝塞尔计划”中发挥了重要作用。

2003年，南京大学天文与空间科学学院徐烨博士、郑兴武教授、美国哈佛-斯密松天体物理中心里德博士和德国马普射电天文研究所门腾教授合作，利用甚长基线干涉技术首次成功地精确测量了英仙臂大质量恒星形成区W3OH中甲醇脉泽源的三角视差和自行，得到该大质量恒星形成区的距离为6360±40光年，测量精度高达2%，这是有史以来对如此遥远的天体精度最高的距离测量。从该脉泽源的自行和视向速度，获得了这个大质量恒星形成区在银河系里的三维运动状况，研究银河系旋臂的运动学性质。这项工作预示了直接测量银河系旋臂结构和运动的可行性。该成果在2006年1月以封面论文在《科学》上发表，是促成“贝塞尔计划”的开创性工作。此后，中国成员提出和参加了前导实验观测，研究结果为实施“贝塞尔计划”打下了坚实基础。

到2019年底，在“贝塞尔计划”的163个目标脉泽源中，中国天文学家观测分析了其中85个源。“贝塞尔计划”在国际知名的天文和天体物理刊物上发表了35篇论文，其中中国天文学家发表了16篇论文。通过参加该重大科学计划，助推了我国甚长基线天体测量学科的发展，培养了年轻天文学家，使他们走在国际甚长基线天体测量学科的最前列。

来源：科技日报、光明日报

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中美科学家绘出迄今最精确银河系结构图

郑兴武及美国哈佛—斯密松银河系中心包括物理服务中心里德重新绘制的银河系中心基本结构图。受访供图

银河系中心直径约为10万元之间18万光年，当太阳系离银河系中心服务中心很远，且主要位置低于银道面，而我们自己所看到的旋臂都交错全息投影在天球里而没法辨认。21日，南京上大学正式发布重磅消息，知名女性杂志《科学的研究美国人》近日登出了由美国科学的研究院中国工程院院士M·里德和该校历算与小空间科学的研究帝国学院郑兴武博士导师联手撰写文章的杂志的封面文章，总结归纳了由自己及德国进化人类学射电历算研究院K·门滕博士导师所其他领导的中国国际团队历近15年对银河系中心基本结构的科学研究成果。该团队用甚长主要终点不干涉核心技术精准测量方法毗邻银盘上近200个大质量水平恒星系统的相距和自行购买，得不到银河系中心旋臂的基本结构、当太阳系的主要位置等它绕银河系中心服务中心高速旋转的加速，重新绘制出尺度问题为10万×10万光年的全面革新银河系中心基本结构图。图示是迄今已最精准的银河系中心基本结构图。

“这张迄今已最精准的银河系中心基本结构图清晰地地展示出出银河系中心是一个具有一七条旋臂的棒旋星球，完全解决目前了银河系中心怎样有几条旋臂这历算学中持续的未决悬而的重大科学的研究核心问题。”论文文字作者之一郑兴武说。

2150年代初，中、美、德、意、荷、韩、日、波8国22位化著名的文学家拟定初步建立了“银河系中心棒和旋臂基本结构遗珍探测任务”重大科学的研究计划中。该计划中用等效口径形状和大小为星球直径的甚长主要终点不干涉阵，采用标准几何小三角视差两种方法后测量方法大质量水平恒星系统中脉泽源的相距和自行购买。

郑兴武媒体介绍，从2003年逐渐，研究中团队测量方法了银盘上163个大质量水平恒星系统中脉泽源的相距和自行购买，有机结合中国国际上除了团组测量方法的37个脉泽源，共得到了银河系中心中近200个大质量水平恒星系统的相距和自行购买。这些大质量水平恒星系统在银盘上的分布区域清晰地地勾勒出4条主旋臂，它们和1是英仙臂、所部—船底臂、弯尺臂和大盾牌—米多马臂。研究中团队有机结合热成像、一氧化碳和大批年青银河系中心的天文观测资料信息，结果重新绘制出了银河系中心基本结构图，它是一个具有一4条旋臂的棒旋星球。

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