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哈佛大学的天文学家们发现了一个巨大的波状气体结构,这是我们星系中所见过的最大的气体结构。雷德克里夫被称为“波”的合作基地,拉德克利夫高级研究学院,发现转换一个150岁的附近恒星托儿所作为扩大环成一个由一个起伏,恒星形成上下灯丝达到数万亿英里银河磁盘。

这项发表在《自然》(Nature)杂志上的研究,得益于对欧洲航天局(European Space Agency)的盖亚(Gaia)航天器数据的最新分析。该航天器于2013年发射,任务是精确测量恒星的位置、距离和运动。该研究小组的创新方法结合了来自盖亚的超精确数据和其他测量数据,构建了一个详细的银河系星际物质3D地图,并注意到在离地球最近的螺旋臂上出现了一个意想不到的图案。

研究人员发现了一个长而薄的结构,大约9000光年长,400光年宽,呈波浪状,在我们星系圆盘中央平面上下500光年处。波中包括许多被认为是“古尔德带”一部分的恒星孕育区,“古尔德带”是一个恒星形成区域,被认为是围绕太阳的环状区域。

“没有天文学家认为我们生活在一个巨大的,波形成的气体或集合当地银河系的手臂,“Alyssa古德曼说,罗伯特·惠勒威尔逊教授应用天文学、史密森博物馆副研究员,主任拉德克利夫高级研究学院的科学项目。“当我们第一次意识到拉德克里夫波有多长多直时,我们完全震惊了,从3D的角度从上面往下看,但是从地球上看,它是多么的像正弦曲线。”波的存在迫使我们重新思考我们对银河系三维结构的理解。”

”古尔德和赫歇尔都观察到明亮的恒星形成一个弧投射在天空,所以在很长一段时间里,人们一直在试图找出如果这些分子云实际上形成一个3 d环,“若昂阿尔维斯说,物理学和天文学教授维也纳大学的雷德克里夫和2018 – 2019的家伙。“相反,我们观察到的是银河系中我们所知道的最大的相干气体结构,它不是以环状结构而是以巨大的、起伏的长丝结构来组织的。太阳离波最近的地方只有500光年。它一直就在我们眼前,但直到现在我们才看到它。”

这张全新的3D地图以全新的视角展示了我们所在的银河系,为研究人员提供了对银河系的全新视角,也为其他重大发现打开了大门。

阿尔维斯说:“我们不知道是什么原因造成了这种形状,但它可能就像池塘里的一个涟漪,就好像有某种非常巨大的东西降落在我们的星系里。”“我们所知道的是,我们的太阳与这个结构相互作用。它在1300万年前穿过猎户座的时候经过了一个超新星的节日,再过1300万年,它将再次穿过这个结构,有点像我们在‘冲浪’。”

在我们所处的“尘埃”星系附近清理结构,是天文学中一个长期存在的挑战。在早期的研究中,哈佛大学天文学和物理学教授道格拉斯芬克贝纳(Douglas Finkbeiner)的研究小组率先使用先进的统计技术,通过对恒星颜色的大规模调查,绘制出尘埃的三维分布。有了来自盖亚的新数据,哈佛研究生凯瑟琳·朱克和约书亚·斯皮格尔最近增强了这些技术,极大地提高了天文学家测量恒星形成区域距离的能力。朱克领导的这项工作发表在《天体物理学杂志》上。

“我们怀疑可能有更大的结构,只是我们无法将其置于背景中。所以,创建一个精确的地图我们太阳系的邻居,我们结合等太空望远镜的观测与astrostatistics盖亚,数据可视化和数值模拟,“Zucker解释说,国家科学基金会研究生研究员、哈佛大学天文学系的博士生的艺术与科学研究生院。

Zucker在编制迄今为止最大的精确到本地恒星托儿所距离的目录中起了关键作用,这是研究中使用的3D地图的基础。她给自己定了一个目标,要在银河系的远近画一幅新画。

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“我们把这个团队拉到一起,这样我们就可以超越数据的处理和制表,而是积极地把数据可视化——不仅仅是为我们自己,而是为所有人。现在,我们可以用新的眼睛看到银河系了。”她说。

“不完善的数据使研究恒星诞生变得复杂。我们冒着在细节上出错的风险,因为如果你对距离和大小感到困惑,”芬克贝纳说。

古德曼同意,“宇宙中的所有恒星,包括我们的太阳,都是在动态的、坍缩的气体云和尘埃中形成的。但是要确定这些云的质量有多大,有多大,是很困难的,因为这些性质取决于云的距离有多远。”

古德曼说,科学家们研究恒星之间的气体云和尘埃已经超过100年了,他们以更高的分辨率放大这些区域。在盖亚之前,没有足够大的数据集来揭示星系的大尺度结构。自2013年发射以来,太空天文台已经能够测量银河系中10亿颗恒星的距离。

来自盖亚的大量数据为创新的、新的统计方法提供了完美的实验平台,这些方法揭示了当地恒星托儿所的形状以及它们与银河系星系结构的联系。阿尔维斯来到拉德克利夫与祖克和古德曼合作,因为他们预计盖亚的大量数据将增强芬克贝纳集团的“三维尘埃测绘”技术,足以揭示当地恒星托儿所的距离。但是他们不知道他们会找到拉德克里夫波浪。

芬克贝纳、阿尔维斯和古德曼团队在数据科学方面进行了密切合作。Finkbeiner小组开发了一个统计框架,用于推断尘云的三维分布;阿尔维斯集团在恒星、恒星形成和盖亚方面贡献了深厚的专业知识;古德曼小组开发了三维可视化和分析框架,称为“胶水”,使拉德克里夫波可以被看到、探索和定量描述。

文章,分析数据(在哈佛数据厌恶),统计代码,交互式数字,视频,和世界望远镜之旅都是免费提供给每个人通过一个专门的网站。

本研究由美国国家科学基金会研究生奖学金项目(批准号:no。1650114, AST-1614941),哈佛数据科学计划,NASA通过ADAP(批准号:no。NNH17AE75I)和哈勃奖学金(授予HST-HF2-51367.001-A),由太空望远镜科学研究所授予,该研究所由美国国家航空航天局天文学研究大学协会管理,合同为NAS 5-26555。

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新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.harvard.edu/gazette/story/2020/01/largest-gaseous-structure-ever-seen-in-our-galaxy-is-discovered/

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