银河系最大气体结构：将改变对银河系物质形状认识

天文学家在银河系中发现了迄今为止观察到的最大气体结构，这或许将改变人类对银河系物质形状的认识。

据观测，这个波浪状结构长约9000光年，宽约400光年，在银河系星系盘中央平面上下延伸了约500光年。另一方面，这个结构又长又薄，形状类似“池塘里的涟漪”，包含了一个巨大的“恒星育婴室（又称分子云）”，即恒星形成的区域。

哈佛大学的研究小组利用欧洲空间局（ESA）的盖亚任务（Gaia）获得的新数据，构建了银河系星际物质的3D地图。“我们不知道是什么原因导致了这种形状，但它可能就像池塘里的一道涟漪，就好像有某种超大质量的东西落到了我们的星系之中，”研究作者之一、奥地利维也纳大学的恒星天体物理学教授胡奥·阿尔维斯（Joao Alves）说，“我们所知道的是，太阳与这个结构发生了相互作用。1300万年前，当它穿过猎户座时，它经历了一个超新星爆发;再过1300万年，它将再次穿过这个结构，有点像我们在‘冲浪。”

此次新发现的这个巨大的波状气体云和尘埃，是银河系中已知规模最大的。观测证据显示，巨大的、正在形成恒星的气体云很大程度上是被其自身的引力束缚的（如恒星、行星和星系等），而不是由外部引力束缚（如地球大气层）。

该结构是由相互连接的星云组成，其中主要是稠密的气体和尘埃。它的发现改变了150年来对银河系的看法。以往研究人员认为，银河系由邻近的稠密分子云组成，它们形成了一个围绕太阳的膨胀星环，称为古尔德带（Gould Belt）。

1879年，美国天文学家本杰明·古尔德（Benjamin Gould）首次将古尔德带描述为一群明亮而巨大的恒星，它们在天空的投影形成了一个环。

科学家将新发现的这个波状结构称为“拉德克里夫波”（Radcliffe wave），以发现它的哈佛大学拉德克里夫高等研究所的名字命名。

“没有哪位天文学家预料到我们的邻居是一个巨大的、类似波浪形状的气体团，也没有料到它会形成银河系的一个局部分支，”拉德克里夫高等研究所科学项目的联合主任阿丽莎·古德曼（Alyssa Goodman）教授说，“这个结构的存在迫使我们重新思考对银河系三维结构的理解。”

欧洲空间局的盖亚任务使这项研究成为可能。这是一台空间望远镜，于2013年发射，其任务是精确测量恒星的位置、距离和运动。新结构包含了邻近银河系大部分的恒星形成区域，其气体总量大约相当于300万个太阳的质量。

该结构中还包含了许多以往被认为是古尔德带一部分的“恒星育婴室”。很长一段时间以来，天文学家一直试图弄清楚，在天空中形成弧形的明亮恒星是否真的在三维空间中形成了一个环。

“相反，我们观察到的是银河系中我们所知道的最大的连贯气体结构，它不是以环状结构组织起来的，而是形成一个巨大的、波状起伏的长丝结构，”阿尔维斯教授说，“太阳离该结构最近的地方只有500光年。它一直就在我们眼前，但直到现在我们才看到它。”

研究人员绘制的三维地图以全新的视角展示了我们所在的银河系，提供了一个全新的银河系视图，并很可能为其他重大发现铺平道路。这项新发现的详细内容发表在近期的《自然》（Nature）杂志上，我们也可以在WorldWide Telescope（微软推出的一款免费天文观测网站）察看这张三维地图。

此前，哈佛大学的研究生凯瑟琳·祖克尔（Catherine Zucker）领导的研究小组发表了两篇相关的研究论文，他们利用先进的统计技术，绘制出了气体云中尘埃的三维分布，并对恒星的颜色进行了大量的调查，详细描述了“恒星育婴室”之间的距离。这两篇论文为此次新发现奠定了基础。在此之前，盖亚任务自2013年发射以来，已经帮助天文学家测量了银河系中10亿颗恒星的距离。

什么是“恒星育婴室”？

“恒星育婴室”是指空间中一个具有稠密星云的区域，主要由氣体和固态微尘组成。这种星云又称为“分子云”，其中气体和尘埃在不断收缩。最终，这些星云中的稠密区域会收缩并坍缩成恒星。在目前已知的宇宙中，新诞生的恒星都是在分子云中形成的。

盖亚任务

欧洲空间局的盖亚（Gaia）空间望远镜是一项雄心勃勃的任务，目的是绘制银河系的三维地图，并揭示银河系的组成、形成和演化。自2013年12月发射以来，盖亚任务一直在地球轨道外近160万公里的地方绕太阳运行。

盖亚任务在旅程中一直在小心翼翼地拍摄银河系的图片，识别很久以前被银河系吞噬的小星系中的恒星。预计盖亚将发现数以十万计的新天体，包括可能在某一天威胁地球的小行星、环绕邻近恒星的行星，以及超新星爆发。

天体物理学家还希望通过盖亚任务更多地了解暗物质的分布情况。据推测，暗物质是一种将可观测到的宇宙维系在一起的不可见物质。他们还计划观察恒星及其行星如何使光线偏转，从而检验爱因斯坦的广义相对论。

盖亚空间望远镜拥有10亿像素的镜头，是迄今为止太空中最大的摄像头，它的功能非常强大，可以测量1000公里外一根人类头发的直径。这意味着，它对邻近恒星的定位达到了前所未有的精度。

盖亚以两种方式来绘制银河系恒星的位置。它既可以精确定位恒星的位置，也能够通过每颗恒星扫描约70次来绘制它们的运动轨迹，让科学家能够计算出地球和每颗恒星之间的距离。这是一项至关重要的测量。

2016年9月，欧洲空间局发布了由盖亚任务收集的第一批数据，其中包括10多亿颗恒星的亮度和位置信息。2018年4月，这项技术扩展到对近17亿颗恒星的高精度测量。