我們銀河系的星系盤並不是平展的，而是在邊緣的一側向上翹，在另一側向下彎。ESA的銀河系測繪探測器蓋亞給我們帶來了一組資料，或許能解釋銀盤翹曲的原因。圖片右下角兩個較小的星系分別是大麥哲倫星雲（Large Magellanic Cloud）和小麥哲倫星雲（Small Magellanic Cloud），它們是銀河系的兩個衛星星系。

圖片來源：斯蒂芬•佩恩•瓦德納爾（Stefan Payne-Wardenaar），麥哲倫星雲來自羅伯特•根德勒（Robert Gendler）/歐洲南方天文臺（European Southern Observatory，ESO）

多年以來，天文學家一直想弄明白我們的銀河系（Milky Way）為什麼是翹曲狀的。來自歐洲空間局（European Space Agency，ESA）的巡天觀測衛星蓋亞（Gaia）的資料表明，這種扭曲可能源於另一個較小星系的碰撞，並且這一碰撞正在進行，碰撞產生的衝擊通過銀盤（galactic disc）傳播到銀河系邊緣，就像往水中扔進石塊會蕩起漣漪一樣。

銀盤中承載了銀河系數千億顆恆星中的大多數，自1950年代後期以來，天文學家就已經知道銀河系的星系盤並非是平展的，而是一側向上彎曲，另一側向下彎曲。天文學家一直在爭論造成這種扭曲的原因，他們提出了各種理論，包括星際磁場或是暗物質暈（dark matter halo）的影響，暗物質暈是一種大量不可見物質的聚集，科學家猜測星系周圍縈繞了大量的暗物質。如果暗物質暈的形狀是不規則的，它產生的引力就可能會使銀盤彎曲。

比預期更快的速度

來自ESA的巡天觀測衛星蓋亞的資料顯示，銀河系扭曲的銀盤在搖擺著進動，類似於旋轉陀螺的運動。翹曲部分繞銀河系中心的移動速度比以前預期的要快，大約每6～7億年就會完成一次“公轉”。不過這個速度仍然比銀盤中恆星繞星中心執行的速度要慢，比如說我們的恆星太陽（在視訊中顯示為一個小黃點）在2.2億年內就能完成一個旋轉週期。扭曲位置進動的速度讓天文學家認為，它一定是由某種強大的能量引起的，例如銀河系與較小星系正在進行的碰撞。

蓋亞對我們銀河系中超過十億顆恆星進行了史無前例的調查，因此，它可能會成為解決銀盤翹曲謎團的關鍵。現在，一組研究團隊分析了蓋亞傳回的第二批資料，並證實了先前的某些猜測，即這種翹曲不是一成不變的，而是會隨著時間的推移改變方向。天文學家稱這種現象為進動（precession），類似於陀螺在旋轉時的自轉軸擺動。

而且，翹曲位置的進動速度比預期的要快得多，比星際磁場或暗物質暈影響所應造成的速度還要快。這表明銀盤的翹曲一定是由某些其他原因引起的，某些更為強力的原因，例如與另一個星系的碰撞。

“我們將資料與模型進行比較，由此來測量翹曲部分的執行速度。根據計算而得的速度，翹曲部分圍繞銀心執行一圈的時間大約為6～7億年。”研究的主要作者、來自義大利都靈天文臺（Turin Astrophysical Observatory）的埃洛伊莎•波焦（Eloisa Poggio）說，“這比我們根據其他模型（例如那些非球形暗物質暈的相關模型）預測的要快得多。”該研究發表在《自然•天文學》（Nature Astronomy）雜誌上。

蓋亞的恆星觀測能力

ESA的蓋亞任務於2018年4月25日釋出了它的第二批資料，其中包括銀河系中近17億顆恆星的高精度測量結果。科學家一直在致力於建立和驗證已有的資料，他們告訴了我們這一批資料釋出的重要意義。蓋亞具有空前測量大量恆星位置和速度的能力，它讓我們對銀河系演化的理解達到了全新的水平。翹曲部分的速度又比恆星自身繞銀河系中心執行的速度要慢，例如，太陽繞銀心執行的週期大約為2.2億年。

全因蓋亞任務具有空前的技術支援，能夠對銀河系中超過十億顆恆星的位置進行三維製圖，並估計這些恆星與我們的距離，我們才有可能得到銀盤翹曲的這些新見解。這個像飛碟一樣的衛星望遠鏡還可以測量單顆恆星在天空中移動的速度，讓天文學家能在數百萬年的時間裡對銀河系的歷史按下“快進”或“後退”播放鍵。

論文的共同作者、義大利都靈天文臺的天文學家羅納德•德里梅爾（Ronald Drimmel）說：“這就像你有一輛車，試圖在很短的時間內測量這輛車的速度和行駛方向，然後根據這些數值對汽車過去和未來的運動軌跡進行建模；如果對很多輛車進行這類測量，我們就可以對交通車流進行建模。同樣，通過測量數百萬顆恆星在天空中的表觀運動，我們就可以對諸如翹曲部分運動這樣的大規模過程進行建模。”

會是人馬座嗎？

人馬座矮星系是銀河系的一個小衛星星系，由於銀河的引力拖曳，人馬座的尾部留下了一條細長的恆星流，位於銀河系中心的下方，在全天空恆星密度分佈圖中指向向下。這張恆星密度分佈圖的資料來源自ESA蓋亞任務2014年7月至2016年5月的觀測。科學家分析了蓋亞第二次釋出的資料後發現，我們的銀河系仍在承受近距離星系碰撞的影響，這種碰撞讓數百萬顆恆星像池塘上的漣漪一樣起伏運動。銀河系與其他星系間的親密邂逅很可能發生在過去300-900百萬年的某個時候，罪魁禍首可能就是人馬座矮星系。

目前為止，天文學家還沒清楚究竟是哪個星系讓我們的銀河系蕩起了漣漪，也不知道它是從什麼時候開始撞上銀河系的。其中一個可能性是人馬座（Sagittarius），這是一個繞銀河系執行的矮星系（dwarf galaxy），天文學家認為人馬座曾在過去多次衝撞銀河系的銀盤。未來，人馬座可能會逐漸被銀河系吸收，實際上這一過程正在進行中。

“有了蓋亞，我們第一次獲得了關於大量恆星的資料，它們的運動得到了極為精確的測量，我們能因此嘗試了解銀河系的大規模運動，並對它的形成歷史進行建模，”ESA的蓋亞副專案科學家喬斯•德•布賴恩（Jos de Bruijne）說，“這是獨一無二的，這是一場蓋亞引發的革命。”

雖然銀河系的這種翹曲和進動在巨集觀上極為顯著，但科學家也對我們表示，銀盤翹曲對地球上的生命並沒有明顯影響。

離我們足夠遙遠

銀河系的結構及其翹曲的銀盤，銀河系數千億顆恆星中的大多數都分佈在銀盤上。ESA巡天觀測衛星蓋亞最近提供的資料表明，銀盤的翹曲正在進動，其運動本質類似於擺動的陀螺。天文學家認為，翹曲部分的旋轉速度非常之快，這一定是由一個能量相當強大的事件引起的，也許是正在與另一個較小星系碰撞所致。