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美“远地点计划”将首次绘制详细银河系全貌

据报道,在本月早些时候,每半年举行一次的美国天文学会议在德克萨斯州奥斯汀市开幕,在最新发布的天文学研究中,“最酷”的一项研究项目为“远地点(APOGEE)”计划,旨在观测记录我们银河系内10万颗恒星的特征,并以此为依据首次绘制详细的银河系全貌图,如同从“外星人”的视角观察我们的银河系外貌,包括外围悬臂的分布,中央结构等信息。
美国宇航局广域红外空间望远镜拍摄星团分布
“远地点(APOGEE)”计划的全称为“阿帕奇波英特天文台星系演化实验”,是这些英文单词首字母的缩写。通过使用位于美国新墨西哥州的阿帕奇波英特天文台研究星系演化,重点涉及银河系范围内全部天区中红巨星,观测分析这些红巨星的基本参数、运动特征以及我们银河系化学,从太阳系化学到银河系化学都属于该类范畴,比如星系内元素丰度演化、重元素丰度等。
到目前为止,我们对银河系的了解程度还不够,可能有些人认为我们存在于银河系之中,应该对自身的了解程度远胜于对其他星系的了解。然而,正是由于我们处于银河系之中,因此对银河系某些特征很难从内部观测。比如,我们银河系的全貌会是怎样的?外围悬臂结构的分布实际上又是何种情况?在本届天文学会议上,从“远地点(APOGEE)”计划得知的信息可知,对银河系全貌的绘制在不远的将来就会实现。
由于我们的太阳系位于猎户座悬臂上,“嵌入”银河系的银盘中,因此我们并不能百分之百确定目前对银河系悬臂的观测是否是正确的,也就是说我们仍然不能精确定位这些悬臂的位置、有多少个外围悬臂结构以及悬臂跨度是多大。目前有观测认为,我们银河系中央存在一个棒状结构,该疑问也将在“远地点(APOGEE)”计划中揭晓。我们目前仅能将银河系的大致特征在哈勃音叉图上描绘出,由于我们所处的位置与银河系存在数量巨大的恒星,使得我们对银河系的了解远远不够,如同在树木茂密的森林中,很难看到森林的全貌。
据估计,我们银河系中存在着大约一千亿颗恒星,而该如何选择其中的10万颗进行观测呢?“远地点(APOGEE)”计划中选择银河系中的红巨星进行观测,是因为它们较大、比较明亮,对红巨星的空间分布等信息的确认可以绘制出银河系的全貌。更重要的是,红巨星向外辐射的红外波段的射线可以穿透银盘中四处分布的尘埃云,这些观测优势是可见光是不具备的。阿帕奇波英特天文台的观测设备可将观测对象的“星光”进行过滤,形成的恒星光谱图像就像恒星的指纹,记录了恒星大气中各种分子和原子的吸收谱线特征。
这就意味着,我们可以通过光谱分析了解恒星的起源与年龄,比如来自于银河系卫星星系中的恒星,光谱特征可以揭示它们是如何被银河系吞并的,或者被银河系的引力所撕裂。另外,吸收谱线还反映了这些恒星是否向我们移动,或者离我们远去。该多普勒效应可以帮助天文学家了解整个银河系的运动,并确定相关结构的详细信息。因此,“远地点(APOGEE)”计划是了解银河系的化学演化史与运动现状的一个窗口。
令人印象深刻的阿帕奇波英特天文台对恒星星光的普查速度。在对红外波段进行分许时,并不是一次绘制一个谱线,该天文台的望远镜可以收集视场内多个恒星的光谱,图中显示了美国国家航空航天局广域红外巡天空间望远镜的视场大小,在白色的光圈内代表了六个满月大小或者三个手指头的跨度。
绿色的圆圈代表了恒星形成的星团位置,红色的圆圈显示了星团中的单个恒星,并对应出所属的谱线。因此,我们有理由期待“远地点(APOGEE)”计划更多的好消息。此外,该计划也得到新墨西哥州州立大学,弗吉尼亚大学,美国国家航空航天局,加州-喷气推进实验室,广域红外巡天空间望远镜研究小组的参与支持。

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