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在宇宙中,天體的形式紛繁複雜,五花八門,種類之繁多,遠遠超過人類的想象。

19世紀,科學家們發現了銀河系的一種神祕的氣體雲結構。時隔141年,今天的科學家又發現了另外一個更加奇妙、更加詭異的氣體雲。它像一條龍在海面上下翻騰一樣,在銀河系銀盤兩側往復波動。而有些科學家指出:這裡可能是太陽系的故鄉……

古爾德帶

1879年,當美國天文學家本傑明·阿普索普·古爾德在觀測銀河系的時候,發現了一個巨大的氣體結構,它的跨幅達到了3000光年。雖然他不是第一個發現這個結構的人,但是他首先對這個結構進行了解釋:由龐大的恆星叢集所投影出的環。因此,這個氣體結構被稱為古爾德帶。

(古爾德帶的塵埃纖維)

儘管他給出了這個解釋,但問題並沒有得到解決。我們只知道古爾德帶大約形成於3000-5000萬年前、太陽系位於其中325光年的位置。至於它究竟是怎麼形成的、它為何獨立於銀河系的旋臂而“自成一派“,我們仍不得而知。

這是古爾德帶的形象解釋——一個環繞的圓環狀結構,跨越了許多我們夜空中的星系。我們所觀測到的,是它投影在黃道面上的結果。

很多科學家為此付出了幾十年的心血,最終都一無所獲。歐洲南方天文臺的費爾南多·科默曾經提出一種設想:銀河系星際空間中的一股分子云在某種情況下向銀河系內部坍塌,結果與另一片分子云相撞,催生出了大量的恆星。可是,這個機制不足以產生如此大量的恆星。

不過,他的說法還是起到了啟迪的作用。2009年的時候,有人提出了相似的起源猜測,但是其中一個星際物質團不是分子云,而是暗物質雲。二者的碰撞,最終造就了古爾德帶。

一“帶”未平,一“帶”又起

好吧,暗物質雲的說法,終於大概可以說明古爾德帶的形成和產生了如此多恆星的原因。不過,宇宙似乎總是喜歡給人類出難題。一個更加巨大的“古爾德帶“被發現了——拉德克里夫波。

這個星際集團是由哈佛大學拉德克里夫高等研究所發現的,所以就以此來命名了。

當科學家發現拉德克里夫波的時候,他們還是非常驚訝的。拉德克里夫高等研究所科學專案的聯合主任阿麗莎·古德曼(Alyssa Goodman)教授表示:太陽系距離它最近處只有500光年。在宇宙的尺度上來講,這幾乎可以說是近在咫尺,但我們竟然直到今天才發現它。

詭異的波動

不論是從規模上還是詭異程度上來說,拉德克里夫波都可以“秒殺”古爾德帶。它的長度達到了9000光年,寬400光年,品質有太陽的300萬倍之多。

更奇怪的是,拉德克里夫波還真的像波,它並不平坦,而是上下波動,在銀河系的平面往來穿梭,最“高”點和最“低”點相對距離有1000光年之遠。而前面所提到的古爾德帶,確實一個封閉的環狀結構,二者大相徑庭。拉德克里夫波的一段從位於銀盤下方約500光年獵戶座位置開始,經由Taurus和英仙座穿過銀河系平面來到銀盤上方,在銀盤上方約500光年的仙王座達到波峰而轉折。

當科學家繪製了它的模擬影象後,更加令人震驚的事實浮出了水面:拉德克里夫波的波動並不像其他天體或者科學家預想的那樣呈現出隨即的混亂狀態,而是非常的有規律——和數學上的正弦函式影象吻合度非常高!這究竟是一種巧合,還是有著某種暗示呢?目前還不得而知。

(科學家對拉德克里夫波的模擬影象)

實際上,拉德克里夫波和古爾德帶,還有著千絲萬縷的聯絡。我們知道,二者都被認為是銀河系的“育兒房”,孕育著大量的恆星。而拉德克里夫波中的一些恆星“產房”,曾經就被認為是古爾德帶的一部分。實際上,古爾德帶4/5的部分都屬於拉德克里夫波。

就像我們上面說的,太陽系距離拉德克里夫波其實也並不很遙遠。因此,有些科學家甚至認為,這就是我們太陽系誕生的地方。

(花絮:據說在完成了影象的構建後,這篇論文的三位作者都推掉了當天的社交活動,一邊吃印度食物一邊進行科學討論,左為賈·阿爾維斯教授,右為哈佛大學的研究生凱瑟琳·祖克爾,另一位是阿麗莎·古德曼教授)

隨著古爾德帶和拉德克里夫波的發現(當然很可能還有更多類似的結構尚未被發現),科學家們越來越覺得自己幾乎不是真的認識我們的銀河系。“這個結構的存在迫使我們重新思考對銀河系三維結構的理解。”古德曼教授這樣表示。

氣體雲相對於其他天體來說,會給科學家帶來更大的難度。因為氣體是雜亂無章的,它們不會像固體或者一顆穩定的天體那樣有高度統一的運動模式。因此,包括紅移測距等很多天文觀測手段,都會在氣體雲面前遇到一個坎。而且,氣體本身又是比較彌散的,所以,我們也很難說得清它們的邊際究竟在哪裡。

想要了解它們的祕密,我們只能寄希望於一個足夠強大的探測器——放鬆點,這回不是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡了,它已經夠累的了。承擔這份任務的,就是蓋亞衛星。

蓋亞衛星是歐洲航天局的最先進探測器之一,於2013年12月19日升空。蓋亞衛星的終極使命,就是對銀河系數以十億計的恆星進行定位和運動觀測。蓋亞衛星攜帶著高達10億畫素的攝像頭,這讓它能夠在1000公里外確定一根頭髮的直徑,精度相當驚人。

通過蓋亞衛星,我們可以以前所未有的精度確定這些天體的位置、運動模式等。

2016年9月14日,經過3年的工作,蓋亞衛星釋出了一張包含11.42億顆恆星的銀河系史上最完整地圖。時至今日,它依然在不斷地擴大自己的戰果。

因此,對於拉德克里夫波的研究,或許要寄希望於蓋亞衛星了。話雖這麼說,但我們也不能指望它給出什麼直接的成果,因為它的主要工作仍然是繪製銀河系地圖,了解銀河系內天體的執行法則。

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