化學(xué)制圖揭示了銀河系的旋臂
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上圖:LAMOST中熱OBAF星樣本的X-Y空間位置的二維密度圖。作為參考，制圖太陽(yáng)的揭示北京包夜學(xué)生妹（微信180-4582-8235）一二線城市外圍模特伴游預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源位置用橙色的星星表示。Reid等人(2014)在星系中旋臂的銀河大致位置顯示為粗黑線，其延伸由粗虛線標(biāo)記。系的旋臂顏色編碼代表log(N)中恒星的化學(xué)數(shù)量密度。下圖:全樣本R-Z空間位置的制圖二維密度圖。顏色編碼代表log(N)中恒星的揭示數(shù)量密度。信用:arXiv (2022)。銀河DOI: 10.48550/arxiv.2207.04542
（神秘的系的旋臂地球uux.cn）據(jù)德克薩斯大學(xué)麥克唐納天文臺(tái)：奧斯汀德克薩斯大學(xué)天文學(xué)助理教授基思·霍金斯(Keith Hawkins)使用化學(xué)制圖法——也稱為化學(xué)制圖——來(lái)識(shí)別銀河系旋臂中以前未被發(fā)現(xiàn)的區(qū)域。他的化學(xué)研究發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》上，展示了這一開(kāi)創(chuàng)性技術(shù)在理解我們銀河系的制圖形狀、結(jié)構(gòu)和演化方面的揭示北京包夜學(xué)生妹（微信180-4582-8235）一二線城市外圍模特伴游預(yù)約、空姐、模特、留學(xué)生、熟女、白領(lǐng)、老師、優(yōu)質(zhì)資源價(jià)值。
銀河系的銀河化學(xué)地圖顯示了元素周期表中的元素是如何在銀河系中分布的。它們使天文學(xué)家能夠根據(jù)天體的系的旋臂化學(xué)成分而不是它們發(fā)出的光來(lái)確定天體的位置。雖然化學(xué)制圖的想法已經(jīng)存在了一段時(shí)間，但天文學(xué)家直到最近才能夠從這項(xiàng)技術(shù)中獲得重要的結(jié)果。這要?dú)w功于日益強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡的出現(xiàn)。
霍金斯說(shuō):“就像早期的探險(xiǎn)家們創(chuàng)造了越來(lái)越好的世界地圖一樣，我們現(xiàn)在正在創(chuàng)造越來(lái)越好的銀河系地圖。”“這些地圖揭示了我們認(rèn)為是真實(shí)的事情，但仍需要核實(shí)。”
自20世紀(jì)50年代以來(lái)，我們就知道銀河系是一個(gè)螺旋星系。然而，它的確切形式、結(jié)構(gòu)，甚至它的臂數(shù)一直是正在調(diào)查的問(wèn)題。這是因?yàn)槲覀兩钤谖覀兊你y河系內(nèi)，無(wú)法旅行到足夠遠(yuǎn)的地方，從一個(gè)局外人的角度來(lái)看它。“這就像在一個(gè)大城市，”霍金斯解釋道。“你可以環(huán)顧四周的建筑，你可以看到你所在的街道，但很難知道整個(gè)城市是什么樣子，除非你坐在飛機(jī)上飛過(guò)。”
我們對(duì)銀河系的有限視野并沒(méi)有阻止天文學(xué)家們創(chuàng)建信息豐富的模型；或者藝術(shù)家畫(huà)出美麗的插圖。“但是，”霍金斯說(shuō)，“我想知道那些模型和插圖實(shí)際上有多準(zhǔn)確。看看化學(xué)制圖是否能揭示銀河系旋臂的更清晰的圖像。”
繪制銀河系地圖
繪制銀河系地圖的一個(gè)傳統(tǒng)方法是識(shí)別年輕恒星的密度。隨著銀河系旋轉(zhuǎn)，其旋臂中的塵埃和氣體壓縮，促使新恒星誕生。所以，哪里有大量的年輕恒星，哪里就有一條臂。
天文學(xué)家可以通過(guò)探測(cè)年輕恒星發(fā)出的光來(lái)定位它們。但是有時(shí)塵埃云會(huì)遮住恒星，使得即使是最好的望遠(yuǎn)鏡也很難觀察到它們的光。因此，銀河系的一些區(qū)域還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。
化學(xué)制圖幫助天文學(xué)家填補(bǔ)了缺失的部分。
它依靠一個(gè)叫做“金屬度”的天文概念來(lái)做到這一點(diǎn)金屬豐度是指恒星表面金屬與氫的比率。在天文學(xué)中，周期表中除了氫和氦以外的任何元素都被稱為“金屬”年輕的恒星比年老的恒星擁有更多的金屬，因此有更高的金屬性。這是因?yàn)樗鼈冃纬捎谖覀冇钪鏆v史的后期，那時(shí)有更多的金屬存在。
大爆炸后，僅存的元素是氫、氦和少量金屬。在它們的內(nèi)核中，第一代恒星將氫和氦融合成越來(lái)越復(fù)雜的金屬(也就是元素周期表上越來(lái)越重的元素)，直到最后死亡或爆炸。但是從混亂中誕生了生命。這些爆炸將金屬噴射到周圍環(huán)境中，在那里它們被用作下一代恒星的構(gòu)建材料。
隨著恒星誕生和毀滅的循環(huán)重復(fù)，每一代恒星都比前一代富含更復(fù)雜的金屬，使其金屬含量越來(lái)越高。理論上，包含大量年輕恒星的銀河系旋臂應(yīng)該比它們之間的區(qū)域具有更高的金屬含量。
比較地圖
為了繪制地圖，霍金斯確定了銀河系中金屬豐度的分布。他專注于我們太陽(yáng)周圍存在這些數(shù)據(jù)的區(qū)域——一個(gè)長(zhǎng)達(dá)32，600光年的視圖。富含金屬的物體豐富的區(qū)域預(yù)計(jì)會(huì)與旋臂排成一行，而富含金屬的物體稀缺的區(qū)域會(huì)與旋臂之間的空間排成一行。
當(dāng)他將自己的地圖與銀河系同一區(qū)域的其他地圖進(jìn)行比較時(shí)，旋臂彼此排成一行。更重要的是，因?yàn)榛艚鹚沟牡貓D是根據(jù)金屬含量而不是年輕恒星發(fā)出的光來(lái)識(shí)別旋臂的，所以出現(xiàn)了以前未知的新區(qū)域。
霍金斯說(shuō):“一個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)是旋臂確實(shí)富含金屬。這說(shuō)明了化學(xué)制圖在確定銀河系的結(jié)構(gòu)和形成中的價(jià)值。它有可能徹底改變我們對(duì)銀河系的看法。”
蓋亞太空望遠(yuǎn)鏡革新了對(duì)我們星系的研究
隨著我們的望遠(yuǎn)鏡變得越來(lái)越強(qiáng)大，化學(xué)制圖的前景也越來(lái)越好。
在他的研究中，霍金斯分析了來(lái)自大天空區(qū)域多目標(biāo)光纖光譜望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)和蓋亞太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)。來(lái)自蓋亞的新數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)發(fā)布3)特別有見(jiàn)地。這是因?yàn)樯w亞提供了迄今為止最精確和全面的銀河系調(diào)查，包括其化學(xué)成分。
自2013年啟動(dòng)以來(lái)，蓋亞已經(jīng)監(jiān)測(cè)了大約20億個(gè)物體。天文學(xué)家現(xiàn)在能夠?qū)⑺麄兊难芯糠秶鷱臄?shù)千個(gè)物體擴(kuò)大到數(shù)十億個(gè)，并覆蓋銀河系更大的區(qū)域。
霍金斯說(shuō):“蓋亞提供的大量數(shù)據(jù)使我們現(xiàn)在能夠在銀河系范圍內(nèi)進(jìn)行化學(xué)制圖。”。"直到最近，數(shù)十億顆恒星的位置及其化學(xué)組成的數(shù)據(jù)才被獲得。"
到目前為止，蓋亞已經(jīng)提供了迄今為止銀河系最大區(qū)域的化學(xué)數(shù)據(jù)。然而，這仍然只占銀河系的百分之一。隨著蓋亞繼續(xù)觀測(cè)天空，隨著新的望遠(yuǎn)鏡上線，天文學(xué)家可以越來(lái)越多地使用化學(xué)制圖來(lái)了解我們銀河系的基本屬性。反過(guò)來(lái)，這些經(jīng)驗(yàn)可以應(yīng)用于其他星系和整個(gè)宇宙。正如霍金斯解釋的那樣，“這是一個(gè)全新的時(shí)代。”