银河是夜空中最壮美的景观。在银河繁星中,存在一些肉眼可见的“黑色星云”。这些“黑云”由恒星之外的中性气体和固体颗粒所构成,是新一代恒星的诞生地。这些固体颗粒被通称为星际尘埃。星际尘埃如何分布在银河系中?分布范围有多广?当前无法跳出银河系的人类如何来解决这一难题?
上海天文台的科研人员基于中国大科学工程郭守敬望远镜(LAMOST)的银河系恒星光谱巡天数据,为这个难题的答案献上了一块重要的拼图。让我们一窥究竟。
星际尘埃指分布在星际气体中的固态小颗粒,可能由硅酸盐、水和甲烷等冰状物组成。星际尘埃主要产生于恒星演化的后期阶段,伴随着吹出的星风或超新星爆炸,恒星一辈子积攒的金属抛洒回星际空间。星际尘埃吸收紫外和可见光波段的能量,并在红外波段发射。尘埃不仅有利于星际中的气体冷却以形成下一代恒星,更可以说是行星以及生命形成的基础“砖块”。
尘埃在星系中的空间分布情况可以提供星系结构和演化的重要信息。通过对河外星系的观测发现,尘埃在和银河系相似的盘状星系中大量存在,而且同样形成一个显著的盘状结构。相比于恒星构成的盘来说,尘埃盘显得在径向上更延展、在厚度上更薄。
银河系中的尘埃分布有了答案。一般认为,银河系的银盘由两种成分所构成,一个是年轻的薄盘,一个是年老的厚盘。银河系中大部分的恒星处于薄盘上,我们肉眼所见的银河也主要是薄盘成分。最近,上海天文台的一组科研人员利用郭守敬望远镜银河系巡天得到的海量恒星光谱数据对银河系中尘埃成分的结构进行了精确的测量,并给出了目前为止最为精确的银河系尘埃整体分布的尺度。
研究表明,在扣除太阳附近的两个较为显著的子结构后,银河系中尘埃的整体分布可以用一个密度在径向和垂向上都呈指数下降的盘状结构来很好地描述。这个尘埃构成的盘的标长达1万光年,而标高仅为330光年。和同样基于郭守敬望远镜巡天数据得到的银河系的恒星薄盘的结构参数相比,银河系的尘埃盘和恒星盘基本上是共面的,但是在径向尺度上更延展,在垂向上更薄。
也就是说,如果离银河系足够远,在特定的角度上,我们看到的银河系将和草帽星系非常相似。