对于银河系,我们了解多少?它是一个螺旋星系,在它的中央,是一个呈棒状的核心区域,周围环绕着的,是一个宽约12万光年的星系盘。在银河系的中心,有一个超大质量黑洞。在黑洞周围,围绕着数十亿颗恒星,以及我们无法看见的暗物质。在很长一段时间里,我们都以为银河系的星系盘是平坦的。从侧面看到的一字形状似乎有力地说明了这一点。身处银河系中的我们,无法直接拍摄到它的样貌。
银河系跨度宽广,我们难以对它的外围区域进行成像,因此一直以来,我们对边缘的细节知之甚少。银河系有4个主要的螺旋臂,太阳系就位于其中之一,距离银河系中心约2.7万光年。对银河系的形状和结构的了解,多是从太阳和各种天体之间的距离,以及从其他星系中观看到的情况推测得出的。
能直接测量太阳与其它恒星的距离,对绘制出全面的银河系结构图至关重要。
于是,一类特殊的恒星跃入了天文学家的视野,那就是“标准烛光”——造父变星。这是一类年轻的超巨星,大小是太阳的数十倍,亮度是太阳的数万倍。即便是星际尘埃的厚厚云层,也无法阻隔它们的光芒。尤为特别的是,它们的气体会周期性地升温、冷却,膨胀、收缩。亮度也因此随之规律地变化。它们就像是朦胧海面上的灯塔,周期性的忽明忽暗。用闪烁来告诉我们它们所在的精确位置。
脉动的频率让我们得知它们的本征亮度,将本征亮度与我们在地球上看到的视亮度相比,就能精确地计算出距离。
今年年初,中国的天文学家报告说,在对1339颗造父变星进行了观测后,他们意外地发现银河系的边缘区域出现了扭曲。华沙大学的天文学家用6年的时间,精确地绘制了太阳与银河系中2400多个造父变星之间的距离,获得了第一幅用直接测量方法得到的银河系3D结构图。
新的结果再次证实了边缘区域的扭曲,从侧面看,能看到银河系呈现出婀娜的“S”形。新的视图告诉我们,银河系的扭曲程度比想象中更胜,从距离星系核心超过2.5万光年以上的地方这种扭曲就已经开始。未来,天文学家还会绘制太阳与一些其他的脉动恒星之间的距离,让银河系的结构图得到进一步的完善。比如RR Lyrae或许能帮我们更好地了解银河系最古老部分的演化。
它们也是一类脉动恒星,也具有可预测的时间跨度,只是与年轻的造父变星相比,它们在银河系中存在的时间要长得多。等待我们去探索的还有很多。而了解银河系的形状,也不仅仅是为了满足了我们对母星系的好奇心。它蕴含着星系演化的秘密,因此,这些美丽星辰所构成的结构,将带领我们更加靠近那些与起源有关的终极问题的答案。探索这遥远的一切,或许就是我们存在的意义。