银河系的花生状核球

借助欧洲南方天文台（ESO）的可见光和近红外巡天望远镜（VISTA），两个天文学家团队已经绘制了银河系中央区域最佳的三维（3D）地图。他们发现，从某个角度看去，我们星系的内核具有花生状或X形结构。这个古怪形状是根据VISTA的公共数据，并结合了对中央核球区上百颗极暗恒星的运动测量后得出的。

从侧边看去，银河系的模拟效果图。大图下载：6.4MB，版权：ESO，研究者团队，下同。

对星系而言，最重要、质量最大的部分是核球区。这个庞大的中央区域包含大约100亿颗的恒星、延伸数千光年，但它的结构和起源却迄今仍不清楚。

不幸的是，虽然我们处于星系盘中，但大约2.7万光年外的核球区却被稠密的气体尘埃云严重遮蔽。天文学家能够获得良好观测条件的只有长波段，比如能够透过尘埃云的红外光。
 

ESO拉西亚天文台3.6米望远镜和头顶的银河系核心，在光学波段，大量的尘埃带把核心完全遮蔽。大图：17.1MB；版权：ESO，S. Brunier。

来自2毫米红外巡天项目的早期观测已经暗示，银河系核球有着神秘的X形结构。现在两个科学家团队，借助ESO多个望远镜的新观测数据，获得了清晰得多核球结构。

第一个团队来着德国加尔兴市的马克斯—普朗克地外物理研究所（MPE），使用位于智利帕拉纳尔天文台的VISTA望远镜的银河系变星巡天（VVV）项目的数据（注1）。这个新巡天项目比此前同类项目能够探测到暗弱3倍的核球区恒星。团队总共鉴别出2200万颗特别的红巨星（！），这是一类被广泛研究的恒星，可以分析计算它们的距离（注2）。

VVV巡天图像的一角：繁星密布的核球区。巨图：519MB。

第一个团队的首席作者、MPE的克里斯托弗•维格（Christopher Wegg）解释说：“VISTA恒星表的深度远远超过以往的工作，我们能在整个区域包括被严重遮蔽的区域看到所有的恒星成员。通过恒星的（距离）分布，我们就能够绘制核球区的三维结构。这是我们首次不通过假设的核球模型确定其形状。”

第一个研究报告的合作者、MPE动力学项目的领导Ortwin Gerhard（注3）补充道：“我们发现，银河系内核的形状，从侧边看去，像个花生；从上方看去，则有着细长的棒。这是我们首次清晰看到银河系的结构，而对我们星系群的模拟以及其他的研究都显示，这种X型结构是棒旋星系脱离纯粹的旋涡星系的星系盘时所特有的。”

由ESO圣地亚哥总部及智利天主教大学博士Sergio Vásquez 领导的第二个国际团队，采用另外的方法确定核球的结构。他们比较了11前由ESO和马克斯—普朗克地理研究所（MPG）合作的2.2米望远镜拍摄的图像。通过结合测量这些恒星在视线方向是朝向还是离开地球运动（光谱测量——译注），他们确定了400多颗恒星的立体运动（注4）。

Vásquez总结说：“这是我们首次获得核球区各个方向的大批单个恒星的3D运动数据。这些恒星似乎随着X形核球的旋臂流动，它们的轨道在银道面上下浮沉。这与最先进的模型模拟非常相符。”

从银河系北极看到的模拟图，已经标出了旋臂。大图：33.3MB。版权：ESO，NASA，JPL，R.Hunt团队。

天文学家认为，银河系最初只有纯粹的星系盘(旋涡星系)，大约在数十亿年前开始形成扁扁的星系棒（注5）。接着，星系的内部区域就开始向X形核球发展。

两份研究报告都发表在《天文学和天体物理学》上。

附注
1、VVV巡天代表银河系变星VISTA巡天项目。这是VISTA望远镜实施的6个大型巡天项目之一，其数据通过ESO科学数据库对整个国际科学组织公开。

2、在本研究中，实际采用的是红巨星的一类——红群集，它们可以当作标准烛光看待：该阶段的红巨星光度，基本上可以忽略年龄和化学成分的影响。因为气体和尘埃对恒星的遮蔽程度可以通过统计红群集的颜色获得（红外光能透过尘埃），因此它们未受影响的实际光度分布就可以确定；又因为红群集的本征光度几乎相同，这样就能获得它们的距离。VVV巡天项目良好地覆盖了整个银河系的核球区，故此通过测量核球就能构建其3D结构。

3、类似的花生状结构已经在其他星系的核球区发现，并符合计算机模型的预测：花生外形是恒星轨道形成X形结构导致的。

哈勃拍摄的NGC 4710，大图：5.6MB。

4、对恒星径向速度的观测由ESO的甚大望远镜上的光纤多元素大阵列摄谱仪（FLAMES）和拉斯坎帕纳斯天文台的IMACS光谱仪实施。

5、包括银河系在内的许多星系，拥有穿过星系核心的细长结构——星系棒。