我國發現銀河系波紋褶皺

中國科學院紫金山天文台“銀河畫卷”研究團隊日前發表新成果。他們在銀河系分子氣體外盤中首次發現廣泛分佈的波紋狀褶皺結構。這一結構疊加在已知的大尺度銀河系翹曲之上，為理解銀河系三維結構及其動力學演化提供了新的關鍵觀測證據。

在過去數十年中，銀河系大尺度“翹曲結構”已被學界廣泛確認，並建立起基本模型。但相較於整體宏觀結構，星系盤中更細尺度的垂直起伏結構（如褶皺）卻長期缺乏系統性的觀測與定量研究。研究人員發現，一氧化碳(CO)分子氣體是追蹤銀河系冷密介質的重要探針，但由於巡天靈敏度與空間覆蓋範圍有限，銀河系外盤的三維結構仍存在明顯不確定性。此前，相關分子氣體褶皺結構的觀測僅局限於太陽鄰域，銀河系外盤是否存在同類結構始終是未解之謎。此次研究基於中國十三點七米毫米波望遠鏡觀測收集的“銀河畫卷”CO分子巡天數據，共證認三萬多個分子雲樣本。研究團隊先定量構建了銀河系CO外盤的翹曲模型，通過擬合扣除大尺度翹曲背景後，發現背景結構中呈現清晰的波紋狀垂直起伏，這些起伏被稱為褶皺。結果顯示，這些褶皺結構在銀河系分子外盤中廣泛存在。

研究團隊同步對褶皺結構進行了定量刻畫，初步得到核心參數：徑向波長約為三點九至七點九千秒差距，垂直振幅約為一百至二百秒差距；在距離銀心約十二點七千秒差距處，存在一段延展約四十千秒差距的方位角褶皺結構；在部分旋臂區域，垂直偏移可達約二百秒差距。

研究結果證實，銀河系外盤並非此前學界認知的平滑彎曲結構，而是具有多尺度起伏特徵的複雜系統。分析表明，這些大尺度垂直起伏更可能來源於外部引力擾動激發的“彎曲波”。這意味着銀河系外盤在其演化歷史中可能經歷過更多樣的內外相互作用過程，從而在冷分子氣體中留下了結構性痕跡。這是科學家首次從整體尺度揭示了銀河系外盤冷分子氣體的精細結構特徵。該研究刷新了人類對銀河系三維結構的傳統認知，對理解銀河系旋臂結構、盤面動力學演化以及外部擾動歷史具有重要意義。

研究人員指出，在未來，結合更高精度的運動學觀測資料與數值動力學模擬，有望進一步揭示這些褶皺結構的起源機制及其在銀河系長期演化中的作用，從而深化對銀河系三維結構形成過程的理解，進一步揭秘更多現象。

美 子