于宇宙之舞中解决星系棒之谜

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翻译：葛文迪

校对：牧夫天文校对组

编排：胡暖暖

后台：库特莉亚芙卡 李子琦

原文链接：https://phys.org/news/2020-08-galactic-bar-paradox-cosmic.html

一个长久存在的关于我们银河系核心的难解谜题迎来了曙光。最新的研究为星系棒之谜提供了一个可能的解决方法。星系棒之谜是指，采用不同观测方法对银河系中央区域运动的估计值相互矛盾。研究结果发表于英国皇家天文协会月刊。

就像我们的银河系，大部分旋涡星系都在其中央区域有一个巨大的棒状结构。了解这个棒状结构的真实尺寸与转速，对于理解星系的形成与演化，以及弄清楚为什么遍及整个宇宙的旋涡星系都会形成相似的棒状结构，具有重要意义。

但是在过去的5年中，我们银河系棒状结构的尺寸与转速引发了剧烈的争论。尽管对太阳系附近恒星的研究显示星系棒的转速较快尺寸较小，但是对银河系中央区域的直接观测表明星系棒的转速较慢尺寸较大。

针对这个差异，由萨里大学Tariq Hilmi带领的科学家们和波茨坦天体物理学研究所莱布尼茨学会的Ivan Minchev组成的国际团队所进行的最新研究提出了一种富有洞察力的解决办法。通过用最先进的星系形成仿真对银河系进行分析，结果表明棒状结构的尺寸和转速随时间快速波动，导致棒状结构在某些时候达到两倍长和提升20%的转速。

棒状结构的脉动变化是由其周期性遇到星系旋臂所造成的，这被描绘为一种宇宙之舞。当棒状结构与旋臂相互接近，在引力作用下它们相互吸引，导致棒状结构的减速和旋臂的加速。一旦连接，这两种结构就会作为一个整体一起移动，而棒状结构就会变得比它本来的尺寸更长，转速更慢。当这两位舞者分开，棒状结构就会加速而旋臂会减速。

银河系仿真的截图。中心的棒状结构和旋臂是以不同速度旋转的。如果二者分开，棒状结构就会表现出其真正的较小的结构（左图）。每当二者相遇，棒状结构就会显得更长一些，旋转更慢一些（右图）。图片来源：萨里大学的T. Hilmi

“如果我们碰巧生活在棒状结构与旋臂连接的时候，棒状结构尺寸较大转速较慢，星系棒的争论就会非常容易解决，”Dr. Minchev评论道，“但是太阳系附近恒星的运动受棒状结构事实上极小的性质所支配，那些观测结果也就表现得相互矛盾。”

最新的观测结果已经证实了银河系内旋臂目前与棒状结构相连，根据仿真结果，这大约每8千万年发生一次。Gaia任务即将发布的第三次数据将会进一步验证这个模型，将来的任务是探索宇宙中其它星系是否也有这样的宇宙之舞。

责任编辑：郭皓存

牧夫新媒体编辑部

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