上海
夜空中的银河系看似一张扁平、光滑的旋转圆盘，可实际上，它的外缘就像受热变形的唱片，一侧向上翘起，另一侧向下弯曲。近日，中国科学院紫金山天文台“银河画卷”团队研究发现，在整体翘曲之上，银河系外盘还叠加着广泛分布的波纹状“褶皱”。也就是说，银河系不仅“翘边”还“起皱”了。
相关成果新近发表于国际学术期刊《自然·天文学》上。这一发现揭示了银河系盘面更精细、更复杂的三维结构，为理解银河系盘面动力学演化和外部扰动历史提供了新线索。
然而，寻找这些“褶皱”并不容易。中国科学院紫金山天文台副研究员孙燕介绍，银河系整体翘曲就像海面上的长涌，会掩盖叠加其上的细小波浪。与此同时，由于人类身处银河系内部，观测到的是沿视线方向的投影，需要结合距离和速度信息重建银河系的三维结构，这就要求示踪物在空间上分布足够密、覆盖范围足够广。
分子气体是恒星形成的原料。团队利用我国13.7米毫米波望远镜搭载的超导成像频谱仪获得的一氧化碳分子谱线巡天数据，对3万多个分子云进行了三维分析，样本覆盖约半个银河系外盘。
在建立银河系分子气体外盘整体翘曲模型后，团队将已知的大尺度翘曲背景从观测数据中“扣除”。一系列红蓝相间、连续分布的上下起伏随之显现。这些波纹状“褶皱”广泛存在于分子外盘中，表现为大片盘面整体向上或向下偏离，径向波长约3.9千秒差距至7.9千秒差距，垂直振幅约100至200秒差距。
“褶皱”从何而来？研究团队推测，它们可能来自外部引力扰动激发的“弯曲波”。当矮星系或其他卫星星系从银河系附近飞掠时，其引力作用可能像石子投入水面，在银河系盘中激起缓慢传播的“涟漪”。同时，银河系自身的旋臂、棒结构也可能调控这些褶皱结构。
孙燕表示，未来结合分子气体、恒星和原子氢等不同示踪物的观测以及数值模拟，有望进一步揭示这些褶皱结构的形成机制和演化过程。
这项工作首次揭示了银河系分子外盘冷分子气体的精细结构特征。“褶皱”可能记录了银河系受到外部扰动以及自身动力学演化的信息，对深入理解银河系过去的相互作用历史和演化过程具有重要意义。
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