银河系“断臂”了？人类画全貌图都花15年，断裂大病更是只能旁观

由于地球本身就处在银河系，我们从地球上看银河系，普通的光学方法很受限制，而且也看不到银河系全貌。

天文学界长期以来对银河系的观察和研究，靠的射电观测的方法。就在这观察和研究中，天文学家此前也发现了不一样的地方——

银河系的“旋臂”断裂了。这对太阳系乃至于地球、地球上的人类，会有什么不良影响吗？

银河系的“手臂断了”？

从整体角度来看，人类永远无法看到银河系全貌，多年来不同方法的观测和推断，天文学界知道银河系整体是扁平状的。

它的中间区域厚实，边缘区域呈现出薄片状，整体上是扁平盘状，就像是一副平放着的乐器铙。假设能从上方俯瞰银河系，会看到它的中心区域是一根棒状结构。

环绕中间区域，银河系的外圈，是逆时针延伸出来的“手臂”状结构。层次分明的手臂呈现出旋转的状态，在天文学上就被称为旋臂。

银河系的旋臂分为多条，太阳系所处的位置，就是猎户座大的旋臂上。根据多年的研究和观测，银河系旋臂的构成部分，整体看起来都是顺着一个方向运动的。

就好比你拿着一根鸡毛毯子，上面的鸡毛在风的吹拂下，都倒向了一个方向。不过2021年NASA的一项研究却发现，在银河系旋臂的一处地方，似乎出现了断裂，或者说是这部分区域运动的方向整体看起来反了。

旋臂的断裂，是加州理工学院的研究人员意外发现的。此前，科研人员使用斯皮策太空望远镜和盖亚太空天文台的数据，定位了新恒星和它们之间的距离，在创建银河系旋臂的3D外观时，意外发现了断裂的结构。

从整体看起来，就像是一根光滑的木板表面，突兀的出现了一根刺毛。天文学家研究这处断裂的地方，发现这片区域是反方向延伸出来的年轻恒星和气体云。

经过测算，从旋臂上反方向延伸的区域在3000光年以上，与旋臂整体的结构方向是截然相反的。虽然观测到了这处截然不同的地方，但背后的成因又是什么，目前天文学界还没有确切的答案。

银河系本身也在高速旋转，正因为运动，所以旋臂结构呈现出来的方向才具有一致性。而反向出现的这处“断裂”，可能会在相当长的时间困扰天文学界。

以人类自身的尺度和银河系的尺度去对比，我们所处的地球可能连一块石头都算不上。另一处区域出现了异常的情况，我们在其中一块石头上也只能远远的看着。

如何从远处整体看银河系结构

千百年来，人类只能肉眼看天河，随着技术的进步，才勉强具备了大范围的观测方式。根据郭守敬望远镜和开普勒望远镜的观测数据，国内的天文学家在此前发现，银河系内已知最早的薄盘恒星，其年龄在95亿年左右。

就像一副扣在一块的铙，银河系中心区域的厚度在1万光年左右，边缘部分稍微薄一些，但是其厚度也达到了3000光年到4000光年左右。银河系的直径时时被人谈起，长度超过了10万光年。

整体结构非常庞大，而再看银河系的旋臂，也分为了主要的次一级的结构区域。主要的旋臂有4条：英仙座旋臂、矩尺旋臂、人马-船底座旋臂、盾牌-南十字旋臂。

太阳系位于猎户座旋臂上，这是银河系次一级的旋臂，从我们所处的区域前往银河系中心，距离在27700光年左右。具体来看，我们地球所在的位置，在猎户座旋臂的内侧。

以有限的视野，肯定看不到银河系的全貌，甚至不知道银河系的中心区域是什么样的。晴朗夜空看到的天河，也仅仅是旋臂结构的一小部分。

人们惊叹天河的壮观和美丽，天文学家则在思考银河系的构造为何会是这种样子。多年来，随着天文望远镜看到的区域越来越大，在银河系之外，天文学家也看到了更多其他的星系，而它们的结构也不一定和银河系一样。

一个世纪以前，哈勃在思考星系的演化结构，他认为星系最初的结构都是椭圆或者椭球状的，经过了不断的演化后，才出现了别的形状。

哈勃通过观察和计算，将星系结构按照不同形状分成了三大类：椭圆、螺旋和不规则。后来随着研究的进一步深入，天文学家在三大结构的基础上，又将星系的结构细分化了。

基础性的还是椭圆形，还有旋涡形、棒旋形、透镜形和不规则形。就目前的观测来看，人类发现的星系结构，最多的一个类型是旋涡形的。比如我们的邻居仙女座星云，就是旋涡星系。

在天文学家看来，旋涡形的星系看起来很美观，好比水中的旋涡。我们所处的银河系就不一样了，它就是一个很普通的棒旋星系。

银河系的结构形状又是如何演变来的，目前天文学界还没有明确的结论。一种假说是，整个银河系区域中，看得见的物质是少数部分，看不见的暗物质才是多数部分。这些看不见的物质，才是促进银河系结构生成的主因。

天文学家推测，暗物质整体是球形的，银河系的盘面区域被裹在暗物质中，这样外缘区域的物体运动就会加快，最终形成了银河系目前的模样。

但究竟是不是如此，就像旋臂区域断裂的部分那样，真正的原因天文学家也是不得而知的。

重新认识银河系的旋臂结构

2023年我国天文学家提出新观点之前，天文学界普遍认为银河系的旋臂结构在宇宙中很特殊。它的四条大型的旋臂，都是由内向外的的形态结构。

不过，国内的天文学家经过观测研究，重新提出银河系就是普通的多旋臂星系，其内部对称的旋臂主要有两条，外部的旋臂则是不规则的。

新的研究结果，改变了以往人们对旋臂的传统认知。四条旋臂都是由内而外的，这种结构在宇宙中才比较罕见，在星系中占比约为2%。天文学家在这之前，都把银河系归入了少数部分群体中。

另一部分规模较大的，便是多旋臂结构形态，这类星系都是内部两条对称的旋臂，外部的旋臂则是不规则形态。这种模式在宇宙中相对常见，规模占比超过了83%。

有人可能会有疑惑，既然看不到银河系的全貌，天文学家又是如何确定银河系旋臂结构的，新的认知会不会是错误的呢？

国内天文学家在研究的时候，综合了以往大量的观测数据。这些高精度天体测量数据，就像是一个个坐标点。与此同时，天文学家又利用天体脉泽，年轻的恒星以及疏散星团作为参照，最终对银河系的旋臂进行了重新描绘。

新的研究表明，对称的旋臂只有两条，分别是英仙座旋臂和矩尺旋臂，两条旋臂对称且向外延伸，在延伸区域又分叉，并形成了几条不规则的旋臂段。

这一发现让天文学界内部意识到，银河系的结构，并不像之前人类认为的那样特殊，它极其普通平凡，在宇宙众多星系中可谓是“泯然众星系”。

太阳系所处的区域特殊吗

如果回到10年前，关于银河系旋臂结构的模型至少有100种。由于之前还没有权威的定论，有的模型将银河系定义为两条主旋臂，有的则将其定义为4条主旋臂。

这主要是由于，当时无法精准测量旋臂的位置。而太阳系所在的位置是猎户臂，或者叫本地臂，这片区域又位于英仙臂和人马臂之间。

以往的观点认为，太阳系所处的本地臂，是银河系旋臂上的一个凸起区域，本地臂不是一个独立的旋臂结构。因为就观测的情况看，英仙臂和人马臂之间的距离较小，这似乎容不下另一条旋臂了。

但是相关争议一直存在，从上世纪50年代开始，国内天文学界围绕本地臂的研究就开始了，但几十年的时间过去，并没有取得实质性进展。

直到进入21世纪后，天文学家利用最先进的观测方法，逐步确定了英仙臂的距离，这才为下一步的研究找到了突破口。

此后，天文学家又进一步确认了本地臂的尺度。它的长度在15000光年左右，宽度超过了3000光年，在距离上更靠近英仙臂。

除了确定其尺寸之外，天文学家还认为，它的形态和运动学性质，与人马臂等其他旋臂类似。具体的运动速度上，本地臂比银河系的转动每秒慢了5公里。

这就意味着，本地臂并非银河系旋臂上的突起，而是一条独立的旋臂。也正是在这一基础上，国内的天文学家又进一步发现，银河系的整体结构，并不像人们此前想象的那样特殊。

结语

虽然银河系整体不特殊，但我们所在的本地臂上，好歹也是一条旋臂，而不仅仅只是凸起了。现在，旋臂上的另一处区域出现的“断裂”，那才算是银河系旋臂上的凸起。

光是精确定位我们所在的区域，天文学家就用了几十年的时间。未来要研究新产生的断裂是怎么回事，估计又得几十年的时间。

2020年时，我国和美国的天文学家，绘制出了更精确的银河系结构图，它的尺度为10万乘以10万光年。相对于以往的结构图，这是目前最精确的。

整个绘制过程，持续了至少15年的时间，期间运用的技术很多，对银河系的旋臂结构，太阳系所在位置，以及太阳系绕银河系旋转的速度等方面，又有了更精确的定义。

画个图就15年，不得不说银河系真的够大。可如果将范围进一步扩大，银河系在宇宙众多星系面前，又成了一个不起眼的小弟弟。可见，宇宙之浩瀚，连想象都追不上。