我们银河系中最大的气态结构充满了婴儿恒星工厂

我们的星系以神秘、常常令人费解的方式旋转。星云状的尘埃和恒星臂延伸数万光年，像海星一样盘旋在一起，形成整个星系盘风车。然而，星系制图师无法从他们的有利位置看到这种结构，因为他们被困在星系盘的外围。从地球上看，我们可以看到整个银河系缩短成一条横跨天空的明亮带。

但现在，一个天文学家团队将该带扩展为迄今为止最精确的地球星系附近 3D 地图之一。一个多世纪以来，研究人员一直认为，局部尘埃云（孕育幼星的那种云）位于太阳周围的一个遥远环中，远远超出最远的行星。但新的视角揭示了一种形状和规模都完全不同的结构。该团队周二在《自然》杂志上宣布，这些云形成了一个巨大的波浪，沿着局部螺旋臂笔直延伸，同时在星系盘的上方和下方弯曲。

哈佛大学天文学家、该研究的作者之一艾丽莎·古德曼在一份新闻稿中表示：“没有天文学家会想到我们生活在一个巨大的、波浪状的气体团旁边，或者它形成了银河系的本臂。”

这张新地图有助于解开一个 150 年前的谜团：为什么当天文学家将附近的恒星诞生地连接起来时，它们似乎形成了一个 3,000 光年宽的环，即古尔德带，而这个环的位置（恰好）位于太阳中心附近。一些人认为这是由远古暗物质碰撞产生的膨胀冲击波，但并未达成共识。尽管如此，古尔德带的概念对于解释我们银河系这一角的恒星诞生地点至关重要。“我们对我们这部分银河系的恒星形成和恒星诞生地的所有理解都基​​于这个模型，”新论文共同作者、哈佛大学天文学家凯瑟琳·扎克说。但扎克和她的同事们发现，经典模型是错误的。环状只是一种假象。

该团队着手通过计算当地尘埃云与地球的距离来绘制其三维图。恒星形成区域的尘埃通常会使距离测量变得困难，因为它会阻挡年轻恒星发出的光线，但该团队找到了一种将其转化为优势的方法。当恒星的星光穿过尘埃时，没有完全熄灭的恒星会显得更红，就像当阳光必须穿过更多的地球大气层时，日落会显得橙色一样。通过将这种颜色变化与欧洲盖亚航天器的精确位置数据相结合，该团队可以精确定位每个尘埃云在太空中漂浮的位置，该盖亚航天器可以测量恒星与地球之间的距离。

这些云的图案完全出乎意料。它们不是环状的，而是描绘出一个巨大的波浪，该团队以哈佛大学的一所研究所的名字将其命名为拉德克利夫波浪。“我们基本上创建了最大的恒星育婴室目录，”扎克说，“这个拉德克利夫波浪结构立刻就出现了。”

从上往下看（你可以在这里玩一个交互式 3D 模型），这个结构变成了一条细长的线，延伸了 9,000 光年——这使它成为银河系中已知的最大物体之一。研究小组估计，它包含的气体和恒星的总质量至少相当于 300 万个太阳。然而，从侧面看，它形成了连绵起伏的山丘和山谷，顶峰位于盘面中部上下数百光年处，然后逐渐变细。这道波浪距离我们太阳系最近的地方只有 500 光年，根据太阳绕银河系中心的运动，研究人员估计地球在 1300 万年前穿过了这道波浪——比最早的猿类出现早了几百万年。

鉴于其惊人的波纹状，研究人员认为，这股波浪很可能在运动，其波峰和波谷注定会像一条扭动的鳗鱼一样，随着宇宙时间的流逝而翻转。虽然该团队必须等待盖亚未来的数据来研究这种复杂的运动，但对尘埃云的视线观测让该团队能够测量出这些尘埃云向地球蜿蜒或远离地球的程度。数据显示，尘埃云并非偶然形成这种惊人的模式；它们确实会作为一个整体一起移动。

“我们不能再孤立地看待这些非常著名的恒星形成区域，比如猎户座。它们是这个延伸 9,000 光年的巨大结构的一部分。我们必须考虑银河系中恒星形成过程的更大银河背景。”

拉德克利夫波浪有两个特点需要解释：其长度方向的笔直程度以及上下波动。而且它们之间可能并不一定相关。

当天文学家以方便的自上而下的视角放大其他星系时，他们注意到臂部经常会失去曲线。从远处看，看起来像一个平滑的螺旋，但实际上变成了一串首尾相连的线段，就像你试图用火柴勾勒出一个圆圈一样。拉德克利夫波的长度与这些银河系火柴的长度差不多，这表明拉德克利夫波本身可能是我们当地银河系臂部的直线部分。

许多理论预测了臂的引力如何将其自身的气体拉成一条直线，但没有人预料到这些部分会像拉德克利夫波那样波动。

为了解释我们的臂部可能出现的波动，扎克推测这可能是远古创伤所致。在遥远的过去，一个绕轨道运行的矮星系或巨大的气体云可能撞击了我们的邻近区域，导致原本笔直的臂部产生回响，而这种回响至今仍在摆动。

要弄清拉德克利夫波的历史，需要进一步分析，并利用盖亚卫星进行更精确的恒星位置测量，盖亚卫星的下一次数据发布预计将于今年晚些时候。但该物体的发现已经产生了星系波。“它将改变我们对螺旋臂模型的理解，”扎克说。