近日国家天文台侯立刚博士和韩金林研究员通过分析国际上多波段巡天观测数据发现：银河系中年老恒星和气体成分指示的旋臂有明显的位置偏移。这一结果为银河系的旋臂结构形成机制提供了观测证据。该成果刚刚发表在最新一期的国际天文顶级学术期刊《皇家天文学会月报》上(http://mnras.oxfordjournals.org/content/454/1/626)。
宇宙中很多旋涡星系通常有漂亮而又复杂的旋臂结构。它们是如何形成的？这是长期以来困扰着天文学家的难题。过去理论研究提出过多种假想的机制：如准稳态的密度波理论、局部不稳定性或扰动、动力学潮汐相互作用等。对于某一个星系，通过观测数据去确认哪一种机制是非常困难的。即便用临近旋涡星系的高质量观测数据，研究结果也存在争议。对于我们所处的银河系，旋臂结构和位置很难测定。因此，观测上确定银河系旋臂结构的形成机制就更加困难。
国家天文台侯立刚博士和韩金林研究员综合国际上已有的多波段的巡天数据，重新测定了年老恒星、电离气体、分子气体和原子气体所指示的旋臂切线方向。他们发现不同的气体成分指示的旋臂位置比较一致，但与年老恒星指示的旋臂有几百光年（约150pc-400pc）的偏移。这个偏移量与银河系旋臂的典型宽度相当。与准稳态密度波理论的预言是一致的。可能是目前银河系旋臂形成研究中用大量数据刻画的最细致物理图像。
准稳态密度波理论预言的年老恒星旋臂和气体旋臂的位置偏移
银河系气体旋臂（黑灰色背景）与年老恒星旋臂（蓝色）偏移的观测数据示意图
附件下载：