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国际合作 数据共享

天文学家合力破解难题

为加深对银河系结构的认识，21世纪初，美国、德国和中国的天文学家主导成立了由8个国家22位天文学家参加的“银河系棒和旋臂结构遗珍巡天”重大科学计划，简称贝塞尔计划，以纪念德国天文学家贝塞尔在1938年第一次测量了恒星的距离。

贝塞尔计划用等效口径为8000多公里的甚长基线干涉阵，采用几何三角视差方法直接测量大质量恒星形成区中脉泽源的距离和自行。为了确定银河系结构，科学家希望有一种能穿透银河系盘中浓密尘埃、能测量银河系边缘结构的极亮天体。这种天体就是大质量恒星形成区中的脉泽源，是一种亮温度超过亿度、甚至万亿度的宇宙激光点源。

从2003年到2019年贝塞尔重大研究计划基本结束，研究团队测量了银盘上163个大质量恒星形成区中脉泽源的距离和自行，结合国际上其他团组测量的37个脉泽源，共获得了银河系中近200个大质量恒星形成区的距离和自行。

“为了测量一个脉泽源的距离和它的自行，在地球上由10个天线组成的甚长基线干涉阵，在一年内至少要观测5次，每次观测时间约为5小时，每一小时的观测约需要20个小时的时间进行数据处理和写报告。在十余年中，我国贝塞尔课题组成员大部分时间都在默默地观测和数据处理中。”郑兴武介绍，国际团队成员处理后的数据，均进行了共享。

据介绍，研究团队对大质量恒星形成区在银盘上的螺旋形位置分布的突跳和间断进行分析和弥补。最终，从研究团队所测量大质量恒星形成区的精确位置，清晰地勾画出4条主旋臂，分别是英仙臂、人马—船底臂、矩尺臂和盾牌—半人马臂。再结合红外、一氧化碳和大量年轻天体的观测资料，最终绘制出银河系结构图。

在天文学家观测到的宇宙较亮的河外星系中，旋涡星系约占整个星系数的80%，而棒旋星系约占旋涡星系的2/3，银河系是宇宙中普通的一个星系，4个旋臂分布相对比较对称。相比较于不规则星系，我们居住的银河系是一个旋臂匀称美丽的星系。该项研究成果彻底解决了银河系究竟有几条旋臂这一天文学中长期争论而未解决的重大科学问题。它为现代天体物理学具有挑战性的研究课题之一，即银河系乃至星系的形成研究提供了重要观测依据。

“银河系棒和旋臂结构遗珍巡天计划”给出了太阳系在银河系中有关它的位置和运动的重要信息。从主要由中国天文学家观测和研究的结果分析，表明太阳系不在4条主旋臂上，而非常接近于独立于这4条主旋臂的一条本地臂附近。这条本地臂的形状和其包含丰富的大质量恒星形成区可与其他4条主旋臂类似，或许不是一个孤立的臂段，而极有可能是邻近英仙臂和人马—船底臂的一部分。