几年前，天文学家揭示了银河系最伟大的秘密之一：在我们太阳的后院发现了一个巨大的、波浪形的气态云链，这些云链在我们称之为家的银河系的螺旋臂上孕育着星团。
在我们太阳（黄点）旁边的雷德克利夫波，位于银河系的内。蓝点是新生星团。白线是拉尔夫·科尼茨卡及其合作者的理论模型，解释了波浪的当前形状和运动。洋红色和绿色线条展示了波浪将来的移动方式。图片来源：Ralf Konietzka、Alyssa Goodman 和 WorldWide Telescope
天文学家报告了我们这个巨大的气态邻居的振荡现象。
几年前，天文学家揭示了银河系最伟大的秘密之一：在我们太阳的后院发现了一个巨大的、波浪形的气态云链，这些云链在我们称之为家的银河系的螺旋臂上孕育着星团。
为了纪念最初发现这种波动的哈佛拉德克利夫学院，这个惊人的新结构被命名为拉德克利夫波。现在，该团队在《自然》杂志上报告说，拉德克利夫波不仅外观像波浪，而且也像波浪一样移动——就像“波浪”在充满观众的体育场中移动一样，通过时空振荡。
波浪背后的研究
哈佛大学肯尼斯·C·格里芬文理研究生院的博士生、论文的主要作者拉尔夫·科尼茨卡解释说：“通过使用沿拉德克利夫波的气态云中诞生的婴儿星的运动，我们可以追踪它们的出生气体的运动，从而证明拉德克利夫波实际上是在挥动的。”
拉德克利夫波如何穿过我们太阳的后院（黄点）。蓝点是小星星簇。白线是 Ralf Konietzka 及其合作者的理论模型，用于解释波浪当前的形状和运动。背景是银河系的卡通模型。图片来源：Ralf Konietzka、Alyssa Goodman 和 WorldWide Telescope
2018年，当维也纳大学教授若昂·阿尔维斯在哈佛拉德克利夫学院担任研究员时，他与天体物理中心研究员凯瑟琳·祖克尔（当时是哈佛大学的博士生）和应用天文学罗伯特·惠勒·威尔逊教授艾丽莎·古德曼合作，绘制了太阳银河系邻域恒星孕育地的3D位置。通过结合欧洲航天局盖亚任务的全新数据与哈佛大学教授道格·芬克拜纳及其团队开创的“3D尘埃绘图”技术，他们注意到一个模式的出现，这导致了2020年拉德克利夫波的发现。
祖克尔说：“这是我们所知的最大的连贯结构，而且离我们非常非常近。”她在一篇相关的《天空与望远镜》文章中描述了合作的工作。“它一直在那里。我们只是不知道它，因为我们无法构建这些高分辨率的模型来分布太阳附近的气态云，在3D中。”
了解拉德克利夫波的运动
2020 年 3D 尘埃图清楚地表明拉德克利夫波的存在，但当时没有可用的测量结果足以看出该波是否在移动。但到了 2022 年，阿尔维斯的团队利用最新发布的盖亚数据，将 3D 运动分配给了拉德克利夫波中的年轻星团。掌握了星团的位置和运动，科涅茨卡、古德曼、扎克和他们的合作者能够确定整个拉德克利夫波确实在波动，就像物理学家所说的“行波”一样移动。
行波与我们在体育场馆中看到的现象相同，即人们依次站起来、坐下来“行波”。同样，沿着拉德克利夫波的星团上下移动，形成了一种穿过我们银河系后院的图案。
科涅茨卡继续说道：“就像体育场里的球迷被地球引力拉回座位一样，拉德克利夫波也会因银河系引力而振荡。”
了解我们银河后院这个长达 9,000 光年的巨型结构的行为，距离太阳最近点仅 500 光年，使研究人员现在可以将注意力转向更具挑战性的问题。目前还没有人知道是什么引起了拉德克利夫波，也没有人知道它为什么会这样移动。
扎克说：“现在我们可以去测试所有这些不同的理论，以了解波浪最初形成的原因。”
“这些理论的范围从称为超新星的大质量恒星的爆炸，到星系外的扰动，比如矮卫星星系与我们的银河系相撞，”科涅茨卡补充道。
影响和未来的研究
《自然》杂志上的文章还计算了暗物质可能对导致波浪运动的引力有多大贡献。
“事实证明，不需要任何重要的暗物质来解释我们观察到的运动，”科涅茨卡说。 “仅普通物质的引力就足以驱动波浪的波动。”
此外，振荡的发现提出了关于这些波在银河系和其他星系中的优势的新问题。由于拉德克利夫波似乎构成了银河系中最近的旋臂的主干，因此波的波动可能意味着星系的旋臂通常会振荡，从而使星系比之前认为的更加活跃。
“问题是，是什么导致位移导致我们看到的波动？”古德曼说。 “整个银河系都发生这种事吗？在所有星系中？偶尔会发生吗？这种事经常发生吗？”
参考文献：
“The Radcliffe Wave is Oscillating” by Ralf Konietzka, Alyssa A. Goodman, Catherine Zucker, Andreas Burkert, João Alves, Michael Foley, Cameren Swiggum, Maria Koller and Núria Miret-Roig, 20 February 2024, Nature.DOI: 10.1038/s41586-024-07127-3
美国国家科学基金会、NASA、ESA 和欧洲研究理事会 (ERC) 高级拨款 ISM-FLOW 支持这项工作。