哈佛大学天文学家发现了一种由相互连接的“恒星苗圃”组成的整体波状气体结构，这是我们有史以来在银河系中看到的最大结构。这一发现被称为“拉德克利夫波”，以纪念合作总部-拉德克利夫高级研究所，这一发现将150年前关于银河系附近恒星托儿所的愿景转变为一个不断扩大的环，变成了一个波浪形的恒星形成丝，延伸到银盘上下数万亿英里处。在发表在《自然》期刊上的这项研究中，得益于对欧洲航天局盖亚(Gaia)宇宙飞船数据的新分析。
盖亚宇宙飞船卫星于2013年发射，任务是精确测量恒星的位置、距离和运动。研究小组将来自盖亚的超精确数据与其他测量结果结合起来，构建了一张详细的银河系星际物质3-D地图，并注意到离地球最近螺旋臂上出现了一种意想不到的模式。天文学家发现了一个细长的结构：长约9000光年，宽约400光年，呈波浪状，在我们银河系圆盘中面上下各500光年。“拉德克利夫波”包括许多以前被认为是“古尔德带”一部分的恒星托儿所。
“古尔德带”是一条恒星形成区域，围绕太阳呈环状排列。哈佛大学罗伯特·惠勒·威尔森应用天文学教授、史密森学会副研究员、拉德克利夫高级研究院科学项目联席主任艾丽莎·古德曼说：没有天文学家想到我们住在一个巨大的波浪状气体集合体旁边，或者它形成了银河系的局部分支，当我们第一次意识到“拉德克利夫波”有多长、多直时，完全被震惊了。这个“拉德克利夫波”的存，在正迫使天文学家重新思考对银河系3-D结构的理解。
维也纳大学恒星天体物理学教授、拉德克利夫研究员若昂·阿尔维斯(João Alves)表示：古尔德和赫歇尔都观察到明亮的恒星在天空投射出弧形，所以很长一段时间以来，人们一直在试图弄清楚这些分子云是否真的在三维中形成了一个环。相反，我们观察到的是已知银河系中最大的相干气体结构，不是环状，而是巨大、起伏的细丝组成。太阳在最近的点距离这个波只有500光年，它一直就在我们眼前，但直到现在才看到它。
这张新的银河系3D地图以一种新的视角，展示了银河系邻居，让研究人员对银河系有了一个修正的看法，并为其他重大发现打开了大门。目前不知道是什么原因造成了这个形状，但它可能就像池塘里的涟漪，好像有非常巨大的东西落在了银河系上。天文学家目前所知道的是：我们的太阳与这个结构相互作用，1300万年前，当它穿过猎户座时，它经过了一个超新星节日，再过1300万年，它将再次穿过这个结构，这有点像我们在‘冲浪’。
局部对银河系的看法
在我们所处“尘土飞扬的”银河系附近，解开银河系结构是天文学长期面临的挑战。在早期研究中，哈佛大学天文学和物理学教授道格拉斯·芬克贝纳(Douglas Finkbeiner)的研究小组，开创了先进的统计技术，通过对恒星颜色大量调查来绘制尘埃的三维分布图。哈佛大学研究生凯瑟琳·扎克(Catherine Zucker)和约书亚·斯皮格尔(Joshua Speagle)现在利用盖亚卫星的新数据增强了这些技术。
极大地提高了天文学家测量恒星形成区域距离的能力，其研究成果发表在《天体物理学》期刊上。NSF研究生，也是哈佛大学文理研究生院的博士生Zucker：我们怀疑银河系可能有更大的结构，只是无法将其放入背景中。因此，为了制作一张准确的太阳邻域地图，将来自盖亚等太空望远镜的观测与天体统计、数据可视化和数值模拟相结合。Zucker在编制到局部恒星托儿所有史以来最大的准确距离目录中发挥了关键作用，这是研究中使用3D地图的基础。
Zucker还给自己设定了一个目标，那就是画一幅银河系的新画卷，无论是近的还是远的。现在，终于可以用新的视角来真正地看到银河系。研究恒星诞生会因为不完美的数据而变得复杂，我们有可能弄错细节，因为如果你对距离感到困惑，就会对大小感到困惑。宇宙中的所有恒星，包括我们的太阳，都是由气体和尘埃组成的动态塌缩云。但是确定这些云的质量、大小一直很困难，因为这些特性取决于云的距离有多远。
海量的数据
一百多年来，科学家们一直在研究恒星之间致密的气体和尘埃云，以越来越高的分辨率放大这些区域。在盖亚卫星之前，没有足够的数据集来揭示大尺度上的星系结构。自2013年发射以来，盖亚卫星空间天文台已经能够测量到银河系中10亿颗恒星的距离。来自盖亚的大量数据，为创新的新统计方法提供了完美试验台，这些方法揭示了局部恒星托儿所的形状及其与银河系结构的联系。最终使人们能够看到、探索和定量的描“拉德克利夫波”。
博科园｜研究/来自：哈佛大学
参考期刊《自然》《天体物理学》
DOI: 10.1038/s41586-019-1874-z
DOI: 10.3847/1538-4357/ab2388
