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科学家发现，我们生活的太阳系不是在四个主旋臂上，而是非常接近一个独立于四个主旋臂的局部旋臂。
银河结构图由郑和马克·里德提供。
《科学美国人》杂志最近发表了一篇题为《银河系的新视野》的封面文章，作者是美国科学院院士、哈佛-史密森纳天体物理中心高级天文学家马克·里德和南京大学天文研究所教授郑·。封面文章总结了由他们两人和德国马克斯·普朗克射电天文学研究所的卡尔·门登领导的国际团队经过15年对银河系结构的艰苦研究所取得的成就。
该团队使用了非常长的基线干涉测量法来精确测量位于银盘上的近200个大质量恒星形成区域的自运动和距离，以获得银河系旋臂的结构、太阳系的位置及其围绕银河系中心的旋转速度，并绘制一张新的银河系结构图，比例尺为100，000 x 100，000光年。这张地图是迄今为止银河系最精确的结构图。它清楚地表明银河系是一个有四条旋臂的棒状螺旋星系，彻底解决了银河系有多少条旋臂这一天文学中长期悬而未决的重大科学问题。
银河系的结构是天文学的主要科学问题之一。据郑教授介绍，主要原因是银河系的直径估计在10万到18万光年之间。太阳系远离银河系的中心，它的位置靠近银色圆盘的中心。因此，我们看到的所有旋臂都叠加在天球上，无法相互区分。正是因为“我们不知道这座山的真实面貌，只是因为我们在这座山中”。然而，如果旋臂上足够多的天体与太阳之间的距离能被精确测量，银河系的旋臂结构就能从里到外被完全描绘出来。然而，致密的尘埃和气体分布在银板上，导致银河系旋臂上天体的光辐射非常严重地消失。即使使用大型光学望远镜，也只能看到银盘上6000光年以内的天体，这远远小于银河系的大小。
20世纪50年代射电和红外天文学的兴起使对银河系结构的真正广泛而深入的观察和研究受益匪浅。天文学家用射电和红外望远镜发现，除了有光辐射的物体之外，还有更多的射电和红外辐射物体在光学系统中不可见，在银河系旋臂上的大质量恒星形成区产生了冷分子气体和尘埃，它们可以用作银河系结构的示踪物体。更重要的是，无线电和红外辐射可以穿透弥漫在银河平面的星际介质(气体和尘埃)，让我们到达银河系的边缘。
经过近半个世纪的观察和研究，天文学家普遍认为银河系是一个杆状旋转星系。然而，由于无法准确确定大质量恒星形成区年轻天体的距离，银河系结构的一些最基本的问题，如银河系有多少旋臂，太阳在银河系中的确切位置和运动，尚未得到解决。
21世纪初，来自中国、美国、德国、意大利、荷兰、韩国、日本和波兰等8个国家的22名天文学家计划建立一个名为“银河杆臂结构遗产调查”(简称“贝塞尔”)的重大科学项目。“贝塞尔计划”使用一个相当于地球直径的非常长的基线干涉阵列，通过使用几何三角形视差法直接测量质量恒星形成区域中脉泽源的自运动，从而获得它们的精确距离(脉泽源是一种明亮温度超过1亿度甚至数万亿度的宇宙激光点源)。
自2003年以来，该研究小组测量了银盘上163个高质量恒星形成区的脉泽源的自运动和距离，结合其他国际团体测量的37个脉泽源，获得了银河系近200个高质量恒星形成区的距离和自运动。银盘上这些巨大的恒星形成区域的分布清楚地描绘了四个主要的螺旋臂，即英仙座臂、人马座臂、方臂和盾形臂。结合红外、一氧化碳和大量年轻天体的观测数据，最终绘制出银河结构图，这是一个有4个旋臂的棒状螺旋星系。在银河系外的星系中，棒状螺旋星系是一个大家庭。银河系是一个普通的星系，也是一个拥有对称美丽旋臂的星系。
科学家发现，我们生活的太阳系不是在四个主旋臂上，而是非常接近一个独立于四个主旋臂的局部旋臂。本地臂位于英仙座臂和人马座臂之间，长约20，000光年，比先前估计的要大得多。它的形状和富含质量的恒星形成区可以与其他四个主要的螺旋臂相比。局部手臂可能不是孤立的手臂部分，但最有可能是与英仙座和人马座相邻的手臂部分。太阳距离银河系中心26000光年，围绕银河系中心以236公里/秒的速度旋转，这意味着大约需要2.12亿年才能形成一个圆。太阳几乎在银板块的中心平面上，它与中心平面的垂直距离约为20光年，比之前估计的82光年要小。
据悉，“贝塞尔计划”研究小组的中方成员来自南京大学、紫金山天文台、上海天文台和国家授时中心。在过去的15年里，中国团队在基于联合发起、联合组织、资源互补和成果共享原则的“贝塞尔计划”中发挥了重要作用。
2003年，南京大学天文与0+科学研究所的徐晔博士和郑教授、美国哈佛-史密森天体物理中心的里德博士和德国马克斯·普朗克射电天文学研究所的门滕教授合作，首次用甚长基线干涉测量法成功、准确地测量了英仙壁大质量恒星形成区W3OH中甲醇脉泽源的三角视差和自运动。大质量恒星形成区的距离为6360+40光年，测量精度高达2%,这是历史上对如此遥远的天体进行的最精确的距离测量。从脉泽源的自运动和视速度出发，得到了银河系中这一巨大恒星形成区的三维运动，并研究了银河系旋臂的运动学性质。这项工作表明了直接测量银河系旋臂结构和运动的可行性。这项成果于2006年1月作为封面论文发表在《科学》杂志上。这是一项开创性的工作，为“贝塞尔计划”做出了贡献。此后，中国成员提出并参与了领先的实验观测，研究成果为“贝塞尔计划”的实施奠定了坚实的基础。
截至2019年底，中国天文学家已经观测和分析了贝塞尔计划中163个目标脉泽源中的85个。“贝塞尔计划”在国际著名天文学和天体物理学杂志上发表了35篇论文，其中16篇由中国天文学家发表。通过参与这一重大科学项目，我国甚长基线天体测量部的发展得到了推动，年轻的天文学家接受了领导国际甚长基线天体测量部的培训。(记者苏烟)
责任:张静文
