银河系掀起巨大波浪，科学家却不知原因

大约一个世纪以来，天文学家已知银河系的恒星围绕其核心运行，而盖亚卫星（Gaia）精确追踪了它们的速度和轨迹。自20世纪50年代起，科学家们也发现银盘并非平坦，而是呈扭曲状。到2020年，盖亚卫星进一步揭示，这个扭曲的银盘会随时间缓慢振荡，类似陀螺的运动。如今，研究人员发现了一个在银河系中穿行的巨大波浪，它影响着距离太阳数万光年的恒星。这种现象就像把石头扔进池塘，激起的涟漪向外扩散——只不过这里的‘涟漪’由恒星构成，延伸至银河系的外围区域。新发现的波浪在图示中得到展示，数千颗明亮恒星（红、蓝色标注）叠加在盖亚绘制的详细银河系地图上。左侧为银河系俯视视角，右侧是垂直银盘平面的侧视剖面图：银盘左侧向上弯曲、右侧向下弯曲（即银盘扭曲），红色区域表示恒星位于扭曲平面之上，蓝色区域则在其下方。尽管航天器无法飞出银河系，但盖亚卫星的精确测量（涵盖三维空间位置及三个运动分量：朝向/远离我们、天空横向移动），让科学家能构建出银河系的俯视和侧视视图。这些地图显示，该波浪延伸至银盘广阔区域，影响距离银河中心约3万至6.5万光年的恒星（银河系直径约10万光年）。意大利国家天体物理研究所的埃洛伊萨·波焦（领导发现团队）称：‘借助盖亚，我们还能测量银盘内恒星的运动，这更令人瞩目。有趣的不仅是三维波浪结构的视觉形态，还有恒星运动呈现的类波行为。’在侧视图（‘运动中的银河系巨波’）中，白色箭头显示恒星运动，其垂直运动（箭头所示）与位置分布（红蓝颜色）相比略向侧向偏移。埃洛伊萨解释：‘这符合波浪的预期行为。’她将其比作体育场人浪：冻结某时刻，有人站直、有人刚坐下（浪过后）、有人即将站起（浪靠近），银河系时间尺度虽长得多，但原理相似。类比中，站直的人对应红色区域，即将起身（垂直速度最大）则由波峰前最长的向上白色箭头表示。团队通过研究年轻巨星和造父变星（亮度变化可预测，盖亚易远距离观测）探测到这一运动。因这些恒星随波浪运动，研究人员推测银盘气体可能也参与其中，新恒星或保留诞生气体的‘波浪记忆’。银河系振荡成因尚不明确，可能与过去矮星系相遇/碰撞有关，需进一步证实。新发现的‘巨波’或与拉德克利夫波（距太阳约500光年，延伸9000光年的小型起伏结构）相关，但二者位置和大小不同，需更多研究。欧洲航天局盖亚项目科学家约翰内斯·萨尔曼表示：‘即将发布的第四批数据将包含更精确的恒星位置和运动信息（含造父变星等），助力绘制更优地图，加深对银河系特征结构的理解。’