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無垠太空，我們乘坐在一塊“薯片”上舞動。

我們居住的銀河系是一種常見的旋渦星系，從側面一眼看去，旋渦星系的邊緣通常會明顯地朝兩個反方向翹起來，就像是一塊薯片，在學術上這種結構被稱為“翹曲”。

(相關資料圖)

為什么星系的邊緣會“翹”起來？2016年的秋天，西華師范大學物理與天文學院講師何治宏博士曾在知乎提出這個問題。7年來，經過不斷地探索，他通過兩篇論文，為這個問題給出了一個答案：“一言以蔽之，星系盤中的天體在旋轉的過程中發生了傾轉！”

▲銀河系銀盤示意圖

天體傾轉

一個舞動的銀河系

近日，何治宏及其研究團隊在《天體物理學增刊》和《天體物理學快報》發表兩篇論文：《探測銀河系中遙遠的星團》和《一個舞動的銀河系：跨越銀盤的進動與傾轉》。前者討論利用歐洲航天局Gaia（蓋亞）天體測量衛星的觀測數據，通過改進搜索算法，識別數千個新星團，其中包括一些非常遙遠、難以探測的疏散星團，擴展了我們對銀河系的了解；后者利用對疏散星團的了解，描繪了銀河系盤的形狀和運動。

何治宏介紹：“銀河系是我們人類的家園星系，銀盤就是銀河系內天體聚集的地方，它很薄，側面看去就像一塊‘薯片’。”上世紀中葉，人類推測出銀河系具有翹曲結構。2019年，中國科學院國家天文臺和西華師范大學天文系陳孝鈿博士、系主任鄧李才研究員及其團隊，通過造父變星直接觀察到了銀河系外部的翹曲。（此前報道：《四川天文學家首次發現銀河系恒星盤驚人的翹曲結構》）

上述論文則進一步解釋了這種翹曲結構在銀河系內如何分布，以及如何產生。疏散星團是目前最佳的同時具備距離、年齡和運動速度精確測量的天體，過去，受限于樣本范圍和規模，疏散星團僅能示蹤太陽系附近的銀盤結構。近日，利用現有的大樣本疏散星團和大量最新找到的遠距離星團，何治宏團隊對銀河系三維結構進行了精細刻畫，其中，CWNU新星團占主要位置。研究團隊發現跨越銀河系內盤和外盤的翹曲結構和進動現象，首次提出并計算了整個銀盤的傾轉運動速度。

這也為何治宏七年前關于“為什么星系的邊緣會‘翹’起來？”的疑問提供了答案。“一言以蔽之，星系盤中的天體在旋轉的過程中發生了傾轉！”何治宏說，歐洲的研究團隊曾在2020年發現銀河系邊緣有一大堆恒星整體上有往“上”跑的趨勢，并得到了銀盤外部的進動速度。此次在對遙遠的疏散星團的研究中，西華師大研究人員復現了銀盤外部的翹曲幾何結構，并進一步發現“不僅銀河系的邊緣是翹曲的，銀河系的內部也是翹曲的，其傾斜度由內向外逐漸變化！”何治宏解釋道：“一群旋轉的天體偏離了旋轉面，發生了‘傾轉’，就像是陀螺，有著一上一下地擺動。”

對于這種擺動，何治宏做了浪漫的闡述：“這就好像是裙裾在擺動，一個在跳舞的銀河系。”

▲傾斜的星系盤示例 圖片來源：James Binney, Andrew Eyre

自問自答

他花了7年研究銀河系的翹曲結構

是什么力量，讓銀河系舞動？如果僅僅是銀盤外部傾斜，或許可以解釋為受附近星系影響，但銀河系疏散星團告訴人類，星系內部也有翹曲，而且這種翹曲變化的程度無法僅僅用外部環境的影響來解釋。目前，這個問題的答案是未知的，需要天文學者們進一步探索。何治宏告訴記者，本次提出的跨越銀河系的翹曲和傾轉進動，也需要更多的研究去證實或證偽。

銀河系有上千億顆恒星，身處銀河系本地臂邊緣的太陽，和環繞太陽旋轉的人類母星，正隨著無垠太空一起舞動。而整個宇宙又有上千億個星系，其中有大量跟銀河系性質相似的星系，在何治宏看來，研究銀河系可以幫助我們認識星系的結構和演化。

近年來，西華師范大學物理與天文學院研究成果頗豐，在Nature、Nature Astronomy、ApJS、ApJL等國際知名期刊發表科研論文200余篇。其中，發現了亞洲最大的天文光學觀測基地“青海冷湖賽什騰山天文觀測基地”、發現了銀河系中數千個新疏散星團（以西華師范大學校名“CWNU”進行編號）是標志性的成果。

▲何治宏

研究銀河系的翹曲結構，開始于2016年的秋天。彼時是中國科學院南京紫金山天文臺研究生的何治宏提出相關疑問，7年來，經過不斷地探索，他自己為這個問題給出了一個答案。

為什么要去研究浩瀚的宇宙？何治宏表示，未來總有一天人類會進行星際旅行、星際移民，雖然講這些顯得天方夜譚，但現在對宇宙未雨綢繆的研究，在那一天就會變成實際的應用。而另一個理由則是：“人類的好奇心。”何治宏說。

紅星新聞記者 王拓

編輯 李鈺儀

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