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作者：王茸
校对：杨伯顺 尼安吉 王婧彧 张砚斌
美编：刘炎成
审阅：牧夫校对组
后台：库特莉亚芙卡 李子琦
引子
疫情还在控制中，开学又延期了，在等返校的日子里，研究点我们系的事。
先给大家说说背景：我们系叫银河系，隶属于宇宙大学。学校至少2万亿个系，我们系特别知名的邻居就是大小麦哲伦云和仙女座星系。我系有超级多的班级，班长就是恒星们。举个栗子，太阳系是这无数班级中的一员，班长叫太阳。
（Credit and Copyright: Stefan Payne-Wardenaar; Inset: NASA/JPL-Caltech; Layout: ESA）
通过这张银河系的结构图，大家可以找到班长太阳、系主任家(核球Bulge，银河系中央的隆起区域)的位置,也可以对银河系盘面的弯曲部分有一个直观的感受,太阳系这个班级在银河系的三环外，算是郊区。
言归正传，今天的话题是，我们系到底是怎么变弯的。
第一幕 隔壁老麦顶锅 宝贝盖亚出场
话说几十年来，大家也都已经接受了银河系盘面是弯的这个事实。不过为啥是弯的？是出生以来的本性还是中途遇到了谁？系里的侦探们（天文学家）一直在调查银河系盘面并不平整，边缘区域弯曲的原因。在这个上下求索的过程中，有些侦探把隔壁老麦(麦哲伦云Magellanic Clouds)找来负责任，主要是怪他这个矮星系(dwarf galaxies)拉扯了我们银河系的暗物质，这种拉拉扯扯的振荡继而影响到了银河系。真相是什么呢？老麦到底要不要背这个锅？
麦哲伦云
(Credit: skyandtelescope.org)
在弄清楚弯的原因之前，有必要先介绍三个角色。第一个出场的就是欧空局，European Space Agency，民间还有个特别科幻的称呼叫做欧洲太空总署，听起来分分钟像要拯救银河系。第二角色就是盖亚(Gaia)卫星，由他爸爸欧空局在2013年送去太空，接替并且深入完成他哥“依巴谷卫星”（角色三，仅在本段落出场，盒饭到了快去领）的银河系测量任务，要对我们系里的班长们，也就是数十亿恒星的位置、距离和运动进行测量。之所以称盖亚和依巴谷为宝贝，不光是由于这两位任务级别高、科技颜值爆表，还有一个原因就是欧空局含辛茹苦举全家之力打造这一对兄弟，为每一个娃充的话费都相当于造了一家悉尼歌剧院。
盖亚啊，我们辛苦赚钱养家，就是为了让你绽放时貌美如花。—— 欧空局爸爸
（Credit: ESA）
盖亚是个挺争气的娃，5岁时公布的二期数据(DR2, 2018年4月25日公布，包括将近17亿颗恒星的位置、运动和距离信息) 就帮了侦探们大忙。
在老麦顶锅几年后，欧空局的当红宝贝盖亚卫星现身说法。盖亚说: “我观了很久天象，咱们系弯的原因可能是和一个小星系撞过。咱系也不安分，虽然没有动如脱兔，但也没有静如处子，进动的过程可能比你们想的要快。”
老麦默默说：“做邻居真不容易，人在家中坐，锅从隔壁来。”
第二幕 意德侦探联手 假设碰撞可能
侦探们说，上个世纪50年代末我们就知道啦，银河系的盘面边缘一边往上翘，一边向下翘。可是这么多年来，谁也不知道原因，我们也怀疑过星际间的磁场作用以及非常规形状的暗物质环带来的引力作用。
意大利都灵天文台(Turin Astrophysical Observatory)和德国马普天文所（Max Planck Institute for Astronomy in Germany）的侦探们联合对盖亚的二期数据进行了研究，发现银河系盘面弯曲的变化是持续发生的。这些带有方向性的改变，也就是进动或者旋进，和我们所熟悉的天体自转轴绕着某一中心进行旋转的现象是类似的。而且，这种弯曲的进动速度比我们想象得还快，比我们怀疑过的星际间磁场或者暗物质环所能引起的进动要快很多呢。
于是，侦探们有了推论，应该是一个更大更强的物体影响了银河系的形状，很可能是我系和外系碰撞过。来自都灵天文台的首席侦探Eloisa Poggio解释了他们的推理过程。
首先，我们把弯曲部分的公转速度和我们之前的模型数据进行了对比。根据观测得到的速度数据，弯曲部分绕着银河系中心转动一周的时间是6亿至7亿年。这个速度比之前那些诸如基于非球形银晕影响的模型预测出的数据要快许多。
不过，虽然这个速度比模型预测的快，但要比那些围绕银河系中心运动的恒星速度慢。比如太阳环绕银河系中心运动的平均速度是230公里每秒，大约需要2.2亿年完成一次绕行，而弯曲部分的速度仅是太阳环绕速度的1/3左右。
有了数据支撑，对碰撞也有了初步假设，那碰撞时间和嫌疑人呢？
第三幕 调查尚未完成 侦探仍需努力
很遗憾，目前并不知道是哪个星系对我们施加了这种作用，也不知道这个碰撞发生的确切时间。侦探们怀疑的第一个嫌疑人就是人马座矮星系, 准确说是人马座矮椭球星系(Sagittarius Dwarf Galaxy, 更准确的名字是Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, 缩写是SagDEG)。这个星系是环绕银河系的一个卫星星系，距离银河系系主任家（银河系中心核球）大约5万光年。
在盖亚的全天观测中，大家可以看到人马座矮椭球星系(SagDEG)的位置。要提醒大家分清楚的是，还有一个人马座矮不规则星系，名叫Sagittarius Dwarf Irregular Galaxy，缩写是SagDIG, 距离我们大约340万光年，不是此次碰撞的怀疑对象。
(Credit: ESA/Gaia/DPAC)
侦探们认为这个SagDEG在逐步地被银河系吸收，很有可能在过去与银河系盘面碰撞过几次。呃，是的，你没听错，撞了可能不只一次。不过不用担心，星系之间的碰撞尺度足够大，距离我们非常遥远，还影响不到地球上吃瓜的我们。
为了让群众吃完瓜更好消化，都灵天文台的侦探Ronald Drimmel还打了个比方：“就像你有辆车，想要通过短期内的速度和方向数据来推测这辆车过去和未来的运动轨迹一样，你可能需要对许多辆车进行测量，之后就能对交通流动进行建模。同样，通过对辣么多恒星的视运动进行测量，我们就能对星系的大规模运动过程进行建模。”
所以，侦探们现在最希望得到的进一步的证据是什么？
那就是盖亚童鞋即将在2020年和2021年下半年公布的三期以及四期数据(DR3和DR4)。
我系不仅弯，而且一直在弯，这就是我们要面对的现实。
不过……故事还没完……
那个著名邻居仙女星系说了，宇宙大学决定，四十多亿年后就和你们银河系合并啦，等我呦，我在路上。
若干年后的两系合并模拟图。
(Credit: NASA)
接受命运，好好生活，周一快乐。
参考链接:
https://www.universetoday.com/145225/the-disk-of-the-milky-way-is-warped-because-it-already-collided-with-another-galaxy/
https://phys.org/news/2020-03-milky-warp-galactic-collision-gaia.html
https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/milky-way-collide.html
https://www.nature.com/articles/s41550-020-1017-3
http://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia/Milky_Way_s_warp_caused_by_galactic_collision_Gaia_suggests
责任编辑：杨伯顺
牧夫新媒体编辑部
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