4000光年外，银河系旋臂在断裂！直径超10万光年的星系会解体吗？

直径超过10万光年的巨大银河系，如今已经有超过100亿年的年龄了。在这100多亿年的岁月里，银河系的形状发生过无数次改变。最近科学家发现，它正在经历着一次新的“变形”。

（图片说明：太阳系位于银河系的旋臂上）

根据哈勃的星系分类法，我们的银河系属于漩涡星系，其典型的特征就是旋臂。在银河系中，一共有5条主要的旋臂，分别是英仙臂、猎户臂、船底-人马臂（简称人马臂）、矩尺臂和盾牌-半人马臂。我们的太阳系，就位于其中的猎户臂上。

根据科学家的观测，猎户臂旁边的人马臂，可能正在断裂。这个数万光年，拥有着数十亿颗恒星的旋臂，仿佛被“拦腰截断”，令科学家困惑不已。

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我们知道，旋臂是从漩涡星系的核心处延伸出来的典型特征结构，拥有着大量的恒星，并包裹着星际气体。旋臂上的恒星虽然不是以直线排列的，但似乎遵从着某种规律，维持着旋臂的形状。

（图片说明：银河系的旋臂）

然而，这些旋臂的形状似乎并不是完美的。就在人马臂上，科学家发现了一处断裂的结构，这个结构就好像是一根笔直的木条上斜插了一把匕首一样，特别突兀，令科学家十分困惑。

这一段断裂的部分，从距离我们大约4000光年远的位置上开始，一直延伸到差不多3000光年长的位置上。这个距离不算长，和银河系的直径相比微不足道，但正如本次研究的共同作者之一、美国威斯康星大学白水分校的天体物理学家Robert Benjamin所说的那样：“这个结构的确是银河系的沧海一粟，但它却向我们展示了银河系整体结构中的一些显著特征。”

（图片说明：壮观的礁湖星云，是断裂处的一部分）

他还指出：“最重要的是，它还告诉我们，银河系内的大尺度结构仍然有许多不确定的因素、如果我们想要从更大的尺度上理解这个星系，就需要更注重它的细节。”

实际上，人马臂上断裂的这部分，是非常特殊的部分。在这段旋臂中，有四个非常著名的星云，分别是天鹅星云（M17，又叫Ω星云）、三叶星云（M20，又叫三裂星云）、礁湖星云（M8，又叫泻湖星云）还有鹰状星云（M6）。尤其是鹰状星云最为著名，因为这里有许多人最为喜爱和最为震撼的创生之柱。

（图片说明：创生之柱）

按说拥有这么多壮观的景象，天文学家们对这里的观测应该非常多。但多年以来，从来没有人注意到这里有什么不对劲的情况。一直到最近，有科学家对该区域的两次恒星调查数据进行对比时，才注意到异常。

为了更好地描述银河系的形状、绘制更加精确的银河系地图，科学家们利用天文卫星对银河系的大量恒星进行了观测，并记录下其位置等相关信息。其中最为著名的，就是欧洲的盖亚卫星，它能够记录下数十亿颗恒星的数据，从而绘制银河系地图。除了盖亚卫星之外，美国宇航局的斯皮策太空望远镜，也进行了类似的观测。

（图片说明：盖亚卫星）

研究人员们利用两台设备的观测数据，发现了一些重要的信息。在分析了人马臂各个部分的公转速度以及螺距角。所谓的螺距角，就是衡量旋臂曲线角度的一个参数。观测结果表明，虽然主臂的螺距角是12°左右，但断裂的部分竟然达到了差不多60°，这使得它和周围的旋臂几乎呈垂直状态了。

他们还注意到，在断裂处的几十万颗恒星，它们似乎拥有着相同的公转速度和方向。这意味着这些恒星很有可能形成于同一时间，并且受到了相同的引力作用。

如下图所示，橙色标注的就是人马臂断裂的部分，从中我们可以看到它的位置以及它和太阳系的距离。在放大图中可以看到，这个部分有许多橙色的圆点，其中每一个橙色的圆点所代表的的都是一个恒星的形成区，每一个恒星形成区内都包含了几十到几千颗恒星。

（图片说明：人马臂断裂部分）

研究人员据此推测，或许是某种未知的力，将这些星云拉成了一种细长的线状结构，而这个结构则恰好从人马臂中穿行而过，造成了我们今天看到的结果。至于到底是什么样的机制将这些年轻的恒星拉成了这样的状态，目前还不得而知。

那么问题来了：我们的银河系会解体吗？

目前来看，大家是多虑了。首先，这是银河系内很小的一部分发生的变化，而且也只是在银河系内部的相对运动，对于整体来说没什么影响。另外，银河系内还有大量的暗物质，它们是将银河系所有天体束缚在一起的关键因素。

（图片说明：天鹅星云）

另外，研究人员也告诉我们：在其他遥远的漩涡星系中，科学家们已经发现过类似的结构了，所以银河系出现这样的现象本就不是特别稀奇的事。由于我们就处于银河系内，可以进行更加近距离和精确的观测，或许未来还会发现更多类似的断裂结构。

实际上，星系的旋臂，本来就不是永远一成不变的。就比如我们的太阳系，目前是在猎户臂上，但观测结果表明，我们正在逐渐脱离猎户臂，未来会进入其他旋臂。

（图片说明：三叶星云）

所以，宇宙中没有什么是永远稳定的，变化才是常态。而对于我们的科学家来说，就是要通过这些永恒的变化，寻找潜在的“固定”的规律，从而解释这个宇宙。