银河系翘曲身材或源自星系碰撞，太阳是“事故”留下的伤痕

科技日报记者 赵汉斌

早在上世纪50年代，人们就已发现银河系并不是一个平坦的圆盘，而是如翘曲的炸薯片，越是边缘越翘，这大大超出了传统认知。2019年，我国科学家首次给出了银河系翘曲结构的直观三维地图，引得70多个国家的上千家科学媒体关注。

然而，关于为什么银河系会这样“翘”，长期以来有种种假说，莫衷一是。最近，《自然·天文学》期刊的一篇论文，再次将人们的目光聚焦到这个问题上。研究显示，银河系的翘曲结构，或许与某一星系的碰撞有关。新的研究，也为科学家们探寻银河系的形成和演变，揭开浩瀚宇宙的更多奥秘提供了新的视角。

坚持不懈“看清”银河系

“银河宛转三千曲，浴凫飞鹭澄波绿。”这是宋代著名词人周邦彦对银河系的描述。

自古以来，夜空中美丽的银河光带，引发了人们无数的想象，许多诗句和神话也由此传出。然而由于客观条件的限制，古人对银河的认识，并无太多科学依据。

直到1609年冬，伽利略首次通过望远镜观测发现，银河由密密麻麻众多暗星集聚而成，并非是一片发光的薄云。1750年，英国人莱特提出，银河系内所有恒星构成了一个巨大的扁平圆盘状系统，这是天文学家对银河系主体具有盘状外形的首次描述。此后，英国天文学家威廉·赫歇尔花了十多年的时间，用望远镜对银河系进行了1083次观测。在此基础上，他提出若干理论假设，建立了天文学历史上的第一个银河系模型，不仅证实了银河系的客观存在，同时也是继哥白尼日心说之后，天文学历史上的又一个重要里程碑，赫歇尔也因此被誉为“恒星天文学之父”。人类的视野也随之从太阳系拓展到更为深邃的银河系。

科学家认为，由于角动量守恒，许多星系在形成的过程中都会呈现出一种扁平的结构，因此认定银河系也当如此，类似于一个巨大的扁平银盘。但事实上，据大量观测表明，大约三分之一的河外盘星系都或多或少地呈现出翘曲形状。1957年，天文学家通过观测发现，在银盘外缘、银心距大于4万光年的地方，中性氢（HI）气体并非对称分布于银道面的两侧，而是表现出像裙摆那样翘起的所谓“翘曲结构”，这一结果很快被后续多项更详细的研究所证实。

2019年2月，中国科学院国家天文台的陈孝钿、邓李才研究组和北京大学王舒研究组等，基于经典造父变星构建了一个稳健的银河系盘模型，给出了银河系翘曲结构的直观三维形象，再次刷新了人们对银河系的认知。他们发现，距离银河系中心越远，造父变星就越偏离银盘面，整体呈“S”形；同时，从银心向外的翘曲呈现出复杂的进动现象，这也对揭示银河系外盘起源提供了决定性的观测证据。

半人马座矮星系嫌疑最大

那为何银河系的形状并不是规则的圆盘，而是总体呈翘曲形状呢？为了弄清楚银河系的奥秘，欧洲航天局部署了一项宇宙科学任务。

2013年12月19日，盖亚空间望远镜在法属圭亚那成功发射升空，飞往距地球150万公里的拉格朗日L2点——这也是太阳和地球引力的平衡点之一，在太阳与地球连线外侧，由于背对太阳受干扰较少，适合安放太空望远镜等空间探测设备。这个太空新成员的使命是观测银河系中约10亿颗恒星的位置和运动，绘制迄今最精确的银河系三维地图，希望能够帮助解答有关银河系起源和演化的问题。

“通过盖亚空间望远镜，人们进一步证实了以前认为是水平的银河系银道面，实际上是一种一头高、一头低的翘曲结构。太阳系所在位置的银盘厚度约为500光年，太阳位置以外翘曲的程度大约是偏离银道面4500光年，在对应另外一端银盘的厚度大约是3000光年。”中国科学院云南天文台高级工程师陈东向科技日报记者介绍说。

这项新研究的主要作者、意大利都灵天体物理观测站博士生埃洛伊萨·波乔在给欧洲航天局的一份声明中称：“我们通过模型对数据进行了比较，以此来测量翘曲的速度。根据模拟结果，这一翘曲将在6到7亿年内绕银河系中心完成一次旋转。”相比之下，太阳绕银河系运行大约需要2.2亿年。

“此前有人提出，暗物质、磁场等或是造成这种翘曲结构的原因，但是后来发现，暗物质等因素无法解释这种结构在未来6到7亿年内的运动速度，并且这个速度貌似还在随时间变化。”陈东说。

于是，科学家提出了一个令人难以置信的猜想：翘曲结构或许源自银河系与其他星系的碰撞。可如果翘曲结构真的与星系碰撞有关，那到底是哪个星系跟银河系曾经有过“亲密接触”呢？