天文学家揭示了银河系的真实形状：它是扭曲的

银河系是我们所在的星系，它包含了数百亿颗恒星和行星，以及大量的尘埃和气体。银河系的形状一直是天文学家感兴趣的问题，因为它可以反映出银河系的形成和演化历史。然而，要确定银河系的形状并不容易，因为我们处在银河系的内部，无法从外部观察它。

艺术家想像的银河系结构。有两条主旋臂从核球的短棒向外延伸

目前，天文学家普遍认为银河系是一个旋涡星系，即它有一个中心凸起的盘状结构，周围有四条螺旋臂。这种形状是通过观测银河系内部的恒星和气体分布而推断出来的。然而，这种方法有一个局限性，就是无法确定银河系盘面的弯曲程度。银河系盘面可能是平坦的，也可能是弯曲的，甚至是扭曲的。

星系UGC 12158的照片。这是被认为是在外观上最类似于银河系的星系

为了解决这个问题，一些天文学家转向了观测银河系外部的星系。通过比较不同星系的形状和特征，他们希望能够找到与银河系相似的星系，并推断出银河系可能的形状。然而，这种方法也有一个难题，就是如何从海量的数据中筛选出与银河系相似的星系。人工进行这种筛选非常耗时和低效。

最近，一项发表在《自然·天文学》杂志上的研究利用了人工智能（AI）来解决这个难题。该研究团队使用了一种名为卷积神经网络（CNN）的AI算法，它可以从图像中提取特征并进行分类。他们训练了CNN来识别不同形状的星系，并将它们分为平坦、弯曲或扭曲三类。

他们使用了欧洲空间局（ESA）赫歇尔太空望远镜（Herschel Space Observatory）收集的超过10万个星系图像作为训练数据，并用CNN对它们进行了分类。然后，他们用CNN对另外约2万个星系图像进行了测试，并与人工分类进行了比较。结果显示，CNN的分类准确率达到了90%以上12。

利用CNN分类好的星系图像，他们进一步筛选出了与银河系最相似的1000个星系，并对它们进行了详细的分析。他们发现，这些星系中有45%是平坦的，12%是弯曲的，43%是扭曲的。

斯皮策空间望远镜拍摄的银河系中心图象

根据这些结果，他们推断出银河系也很可能是一个扭曲的星系。这意味着银河系盘面的两端向上和向下弯曲，形成了一个“S”形。

银河系盘面的扭曲可能是由于它受到了其他星系的引力扰动。其中一个可能的干扰者是大麦哲伦云（LMC），它是银河系最大的卫星星系，距离我们约16万光年。LMC的质量比之前估计的要大得多，它正在以每秒250公里的速度穿过银河系的暗物质晕 。

暗物质是一种看不见也感觉不到的物质，但它占据了宇宙中大部分的物质。暗物质晕是一种由暗物质构成的球形结构，它包围着星系，并为星系提供了引力支撑。LMC在穿过暗物质晕时，会对银河系产生巨大的引力牵引，从而导致银河系盘面发生扭曲 。

银河系剖面的示意图

这种扭曲对于银河系内部的恒星和行星并没有什么影响，因为它们距离银河系中心较近，受到更强的引力束缚。然而，这种扭曲对于我们了解银河系的结构和演化有着重要的意义。通过测量银河系盘面的扭曲程度和方向，我们可以推断出LMC对银河系的影响力，以及LMC何时开始进入银河系的暗物质晕 。

此外，通过观测银河系盘面的扭曲，我们还可以探测到暗物质晕的形状和密度分布。这些信息对于我们理解暗物质的本质和性质有着重要的价值 。

总之，天文学家利用人工智能揭示了银河系盘面的真实形状，发现它是一个扭曲的“S”形。这一发现不仅展示了银河系美丽而独特的外貌，也为我们揭开了银河系和暗物质晕背后的奥秘。

参考

1. https://phys.org
2. https://www.wionews.com
3. https://www.nature.com
4. https://www.livescience