【菜科解读】

人类曾以为脚下的地球就是宇宙中心，所有星球都在绕地球旋转，但现在我们知道地球只是太阳系里的一颗行星，太阳也只是银河系里的一颗太阳。

由此带来的全新问题是，身处银河系内的我们，是怎么知道银河系真实形状的，太阳系究竟位于银河系的哪一部分？

夜空中那条被称为银河的光晕带，蕴藏着第一个问题的答案侦破纪实：因为如果银河系是一个球形结构，那么地球夜空就应该均匀布满太阳，光晕带的出现意味着太阳系处在一个扁平的盘状结构中，并且在光晕带把夜空一分为二的情况下，我们还能确定太阳系位于盘状结构的内部。

在理想情况下，测绘银河系最好的办法就是飞出银河系之外，比如飞到距离银河系50万光年的地方，到时候直径18万光年的银河系就一览无余了，但现实情况是人类目前飞的最远的旅行者一号才飞了0.02光年，别说飞出银河系了，连太阳系都还没飞出去。

因此想要在银河系内部就知道银河系的形状，天文学界只能通过太阳标注和对照其他星系这两个办法，早在18世纪天文学家威廉·赫歇尔就用自制的望远镜把夜空分成了600个小方块，并且观测标注了其中的所有太阳。

在这些太阳位置数据的组合下，威廉·赫歇尔意识到银河系是一个盘状结构，并且太阳比较接近这个结构的中心，但由于那个年代的他并不知道星际尘埃的存在，所以他绘制的银河系全景图跟今天相比还是有较大差距的。

银河系结构图的真正诞生要等到20世纪才行，因为当时天文学家们首次意识到了造父变星的存在，并且通过造父变星确认了仙女座星系是一个独立于银河系之外的大型星系，有了仙女座星系做对照，银河系的形状就能大致确认了。

在获得银河系的图像后，天文学家们最关心的问题是太阳究竟位于银河系的什么地方，这个问题也是在20世纪初被解决的。

当时的天文学家夏普利通过记录1300个河外星系，分析出了星系内太阳分布的基本规律，即越靠近星系中心区域太阳就越多，球状星团也越多，而我们在地球并没有看到太阳布满夜空的情况发生，所以这说明太阳系至少不在银河系中心区域。

根据地球夜空的太阳密度，夏普利推断出太阳位于银河系猎户座旋臂上，距离银河系中心2.6万光年，而猎户座旋臂位于人马臂和英仙臂之间，属于银河系的三环，这个区域的太阳分布密度适宜，刚好可以让太阳这种黄矮星周围的行星孕育出生命。

目前欧空局的盖亚卫星还在对银河系进行更精密的测绘，它将至少收集10亿颗太阳的位置数据，这恰好是银河系太阳总量的1%，通过跟踪这10亿颗太阳的位置变化，天文学家就能获得更真实的银河系图像。

总体来看

虽然人类文明现在连太阳系都飞不出去，但在天文卫星和天文望远镜的帮助下已经大致摸清了银河系的基本情况，未来随着对银河系研究的深入，也许我们能发现外星文明也说不定。

天文学家重建星系演化史

## 艺术家构想图展示了巨型螺旋星系NGC1365与一个较小伴星系发生碰撞并逐渐并合的过程，这一过程激发了剧烈的恒星形成活动，并导致气体及重元素的重新分布。

天文学家运用一种新型空间考古学技术，通过分析星系气体中的化学特征，重建了NGC1365在漫长宇宙历史中的演化历程。

图片来源：MelissaWeiss／哈佛史密松天体物理中心 通过分析遥远星系的化学指纹，天文学家重建了其长达120亿年的演化历程。

这一新方法有助于揭示星系——包括银河系在内——在宇宙时间尺度上是如何形成的。

由哈佛史密松天体物理中心领衔的一支天文学家团队，首次将星系考古学方法应用于银河系以外的星系，以揭示其演化历史。

该方法通过分析空间中遗留的化学特征，重建星系的形成与演化过程。

这项研究成果发表于《自然天文学》杂志，提出了一种强大的新方法，用于重建遥远星系的演化历史。

该研究还有助于确立一个名为星系考古学的新兴研究领域。

这是我们首次在银河系以外的星系中，以如此精细的程度应用化学考古学方法。

论文第一作者、哈佛大学教授兼天体物理学中心主任丽莎凯利说，我们希望理解自身起源：银河系是如何形成的？我们今天呼吸的氧气又是如何产生的？ 利用化学指纹绘制星系地图 为开展此项研究，研究人员使用了TYPHOON巡天项目的数据，这些数据由拉斯坎帕纳斯天文台的伊雷内杜邦望远镜采集。

他们聚焦于NGC1365——一个从地球视角看呈正面朝向的邻近旋涡星系，这种朝向使其细节更易于观测。

这使得研究团队能够分离并分析其中正在形成新恒星的各个区域。

年轻的炽热恒星发出强烈的紫外光，激发周围气体。

这一过程使氧等元素产生特征性的窄谱线。

通过分析这些光谱模式，科学家能够研究元素在星系中的分布情况。

天文学家长期以来一直知道，星系中心往往含有更高浓度的氧等重元素，而外围区域则较少。

这些分布模式受到多种过程的影响，包括恒星形成和超新星爆发的时间与位置、气体在星系内外的流动，以及与其他星系过去的相互作用。

螺旋星系NGC1365的六幅视图，源自其光谱测光数据立方体，该数据立方体由TYPHOON巡天项目获取。

最左侧为宽带图像，通过平衡B（蓝）、V（可见光）和R（红）波段的连续谱图像，近似呈现人眼所见的星系外观。

其右侧为窄带图像，从TYPHOON数据立方体中提取，中心波长对准电离氢的Hα谱线。

单个HII区清晰可见，这些区域由炽热、高光度的O型与B型恒星提供能量，勾勒出两条宏伟的旋臂结构。

接下来的三幅图像为分别以其他诊断性发射线（氮、硫以及三种诊断线的合成图像）为中心的数据切片。

最后一幅图展示了NGC1365经颜色编码的视向速度场。

致谢：B.Madore，卡内基科学研究所天文台 重建120亿年的星系演化历程 通过追踪NGC1365中氧含量的空间分布变化，并将观测结果与Illustris项目提供的先进数值模拟进行比对，研究团队得以重建该星系数十亿年来的演化历程。

这些模拟涵盖了气体运动、恒星形成、黑洞活动以及化学成分演化等关键物理过程，时间跨度从宇宙早期延续至今。

他们的分析表明，该星系的中心区域形成较早，并迅速富集了氧元素。

相比之下，外围区域则通过数十亿年间与多个矮星系的反复碰撞逐渐演化而成。

外侧的旋臂似乎形成时间较晚，很可能是由这些并合事件带来的气体和恒星逐步构建起来的。

看到我们的模拟结果与另一个星系的数据如此接近，非常令人兴奋，哈佛大学天体物理学家、哈佛史密松天体物理中心的天文学家拉尔斯赫尼格说。

这项研究显示，我们在计算机上模拟的天文学过程正在数十亿年间塑造着像NGC1365这样的星系。

一种理解星系的新工具 总体而言，研究结果表明NGC1365最初是一个相对较小的系统，随后通过多次与较小邻近星系的并合，逐渐演化成一个巨大的旋涡星系。

凯利表示，这项工作展示了星系气体中的化学特征如何揭示其过往历史，从而确立了河外星系考古学作为天文学中一种有价值的新工具。

这项研究很好地展示了理论如何直接助力观测工作。

我认为，这项研究还将影响理论研究者与观测研究者之间的协作方式，因为该项目中理论研究与观测工作各占一半，二者缺一不可。

唯有理论与观测紧密结合，才能得出这些结论。

这对银河系意味着什么 研究NGC1365等与银河系具有相似特征的星系，有助于科学家更深入地理解银河系的起源，并判断其演化历史在宇宙中是否具有代表性或属于特例。

所有旋涡星系都是以相似的方式形成的吗？凯利问道，它们的形成过程是否存在差异？它们现在的氧元素分布在哪里？我们的银河系在哪些方面有所不同，或者是否具有独特之处？这些问题正是我们想要解答的。

BY: Smithsonian FY: AI 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

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