「棒旋星系」,這個名字不需要太多解釋,我們生存的家園所在就是一個棒旋星系。其實也是一種螺旋星系,但是是一種有棒狀結構貫穿星系核的螺旋星系,而棒狀星系可能只是一種更古老、更成熟的螺旋星系。
近日,哈勃天空望遠鏡像我們展示了一幅來自4億光年外的完美星系NGC 7773,這個星系讓人震驚,因為咋一眼看去,你真的以為是銀河系,不言而喻,這個星系自然也是棒旋星系,這張照片是由哈勃的工作機器寬視場照相機3 (WFC3)拍攝的。
左邊是螺旋星系NGC 5457。右邊是棒狀螺旋星系NGC 7773。圖棒狀螺旋星系並不罕見,多年來,哈勃和其他望遠鏡已經拍攝了不少這樣的星系。這些都是美麗的,令人敬畏的宇宙建築。它們的迷人之處在於,我們很可能生活在這些巨大的美麗之中,也就是說在這些無數的棒旋星系中,我們可能不是唯一存在的,或許就在NGC 7773,有一個翻版地球,有一群生命,正在像我們一樣望著天外的世界,但是這一切誰又能知道呢?
我們知道銀河系是一個螺旋星系,在20世紀60年代,我們開始懷疑它是一個棒狀螺旋。1975年,研究人員w·l·彼得斯(W.L. Peters)提出了一個銀河系的棒旋模型,解釋了星系旋臂的顯著特徵。下面這張360度的銀河系全景圖是由歐洲南方天文臺拼接而成的,中心明亮的區域是明亮的星系隆起。
20世紀80年代,射電望遠鏡在銀河系中發現了氣體,這暗示著棒狀星雲的存在。然後在20世紀90年代,來自2微米全天空觀測(2MASS)的觀測結果為這個條形圖提供了更多的證據。但是有大量的塵埃擋住了我們想要穿透看清銀河系的那一部分。然後在2003年,美國宇航局發射了斯皮策太空望遠鏡,這是一架強大的紅外望遠鏡,它比之前的任何一架望遠鏡都能更好地觀測銀河系的中心。一組天文學家利用斯皮策的能量透過塵埃觀察銀河系中心區域的3000萬顆恆星。參與其中的一位天文學家將其描述為試圖從森林深處找到森林的邊界,其實真的形象。
這一次觀測提供了我們星系中這條長長的中央棒有史以來最好的證據,這些數據很難反駁。是的,這個確鑿的證據證明這個障礙確實存在,而且它的範圍比之前想像的要廣。它達到了星系中心到太陽距離的一半,大約27,000光年。
生存在螺旋臂中,我們一生都在思考一些事情,恆星每隔幾億年會繞著銀河系中心旋轉一次。但在條形圖中,恆星沿著橢圓軌道運動,這些橢圓軌道將它們帶到銀河系中心,並將它們帶離銀河系中心。銀河系中心是超大質量黑洞人馬座a星所在的地方。此外,雖然手臂上有許多年輕的和藍色的星星,但橫棒上大多是年老的、紅色的星星。科學家丘奇威爾認為,棒子就像一條運送物質到黑洞的通道。這根棒子很可能把物質帶到了星系的中心,並為黑洞提供了食物。
哈勃望遠鏡拍攝的棒螺旋星系UGC 12158的圖像,天文學家認為它看起來很像銀河系。UGC 12158距離我們大約4億光年,它向我們展示了一幅極好的棒螺旋星系全景圖。有很多棒狀螺旋,所以它們是穩定的結構。事實上,大約三分之二的星系是棒狀螺旋星系。但是它的存在能告訴我們關於銀河系的歷史和未來的什麼呢?我認為沒有人真正完全理解棒狀是如何形成的,我們所知道的是,似乎有這麼多的棒星系都相當穩定,因此天文學家必須想出某種模型來解釋這些結構的穩定性。
而現在,差不多15年後,天文學家們又發現了一些新的東西。我們知道螺旋星系在大約20億年的時間裡變成了棒狀螺旋。目前的觀點認為,棒狀體確實將物質輸送到星系中心,幫助推動新恆星的誕生,並形成一個活躍的星系核。人們認為是來自星系中心的密度波產生了這個條形圖。隨著時間的推移,它對恆星的影響越來越大,創造了自我延續的棒狀。
看起來棒狀螺旋星系也會失去棒狀結構。隨著時間的推移,棒狀結構會消失。它的質量變得越來越大以至於變得不穩定,然後手臂變得粗壯,而不是銀河系中美麗的手臂。儘管如此我們仍然不知道棒狀體、臂狀體、隆起物和中心的超大質量黑洞是如何共同作用形成銀河系的。希望在接下來的幾十年裡,我們能學到更多。