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震撼发现,太阳系最远结构现银河式螺旋,颠覆教科书

一个偶然的发现,可能彻底改变我们对太阳系最神秘结构的认知。据美国有线电视新闻网报道,奥尔特云是一片环绕太阳的冰冷天体群,距离海王星轨道约1000倍远,被认为是一个球形结构,尽管从未被直接观测到。

然而,在纽约海登天文馆新节目《银河邂逅》首播前的准备中,天文馆穹顶投影意外揭示了奥尔特云的奇特面貌:一个螺旋结构。

在9月的测试中,策展人呈现了从太阳到太阳系边缘的详细视图。当他们看到这个酷似银河系的螺旋结构时,震惊不已。

“我们当时正在调试设备,突然就发现了它,清清楚楚地呈现在眼前,”美国自然历史博物馆天体物理学家、展览策展人杰基·法赫蒂回忆道,“我完全懵了,觉得这太不可思议了。是数据错误,还是真实存在?”

为探究真相,法赫蒂联系了科罗拉多州西南研究所的科学家大卫·内斯沃尼,一位奥尔特云研究专家。

“这个结构不是我们捏造的,是大卫的模拟数据呈现的,”法赫蒂说,“它基于严谨的物理原理,完全可以解释为什么会出现螺旋。”

内斯沃尼起初也怀疑是数据伪影,但深入分析后,他确认了螺旋结构的真实性,并于今年4月在《天体物理学杂志》发表了相关论文。“发现的过程太奇妙了,”他说,“研究多年,我本该更了解自己的数据。”

疯狂的超长轨道。奥尔特云的概念由荷兰天文学家扬·奥尔特于1950年提出,被设想为一个包裹太阳的冰冷天体壳,最远处可达1.5光年。据NASA描述,它是太阳系最遥远的区域,延伸至邻近恒星的半途。

这些冰冷天体是太阳系形成后的“残余物”,被抛散到各个方向,轨道平面各异,因此奥尔特云常被描绘为球形。如果某颗冰体被引力拉向太阳,升温后会形成彗尾,成为我们熟知的彗星。

“偶尔,这些冰体进入太阳系内部,我们能观测到它们的轨道,”法赫蒂说,“它们的轨道极其漫长,可能需要数百万年绕太阳一圈。彗星的出现,让我们得以窥探它们来自多远的地方。”

奥尔特云的观测难题在于,天体虽多——数量或达数万亿,但它们体积小(直径不到97公里),且距离遥远,望远镜难以捕捉。

内斯沃尼的数据中隐藏着螺旋,因为他从未尝试以三维方式可视化。“我没理由用笛卡尔坐标分析数据,”他说,“但一旦这么做,螺旋就显而易见了。”

银河潮汐的秘密。为验证发现,内斯沃尼动用了NASA的Pleiades超级计算机,运行耗时数周的模拟。他起初担心螺旋只是特定模拟的产物,但结果显示,所有模型都呈现出螺旋结构。

螺旋出现的原因在于,奥尔特云中的天体距离太阳较远,受到银河系引力场——即“银河潮汐”的影响。这种由恒星和暗物质共同作用的引力场,扭曲了天体的轨道平面,形成螺旋。

内斯沃尼补充,螺旋位于奥尔特云内侧,靠近太阳系,而外侧仍呈球形。

尽管智利新启用的Vera C. Rubin天文台可能探测到云中的部分天体,但要清晰呈现螺旋结构,仍需观测数百个天体,难度极高。

法赫蒂认为,螺旋理论揭示了太阳系的动态演化。“如果你要研究太阳系的形成,就必须考虑这些结构的形状,”她说,“彗星可能将水带到地球,生命的种子或许就藏在奥尔特云中。想探讨太阳系的生命起源,就得了解它的形状。”

她补充道,能在面向公众的节目中展示如此前沿的科学,是“梦想成真”。“天文馆的穹顶本身就是研究工具,”法赫蒂说,“这是一门尚未写入教科书的新科学。”

看见“不可见”。耶鲁大学天文学助理教授玛琳娜·赖斯表示,这一发现展现了通过全新视角探索宇宙的潜力。“它重塑了我们对太阳系的想象,也为系外星系的奥尔特云提供了新启发,”赖斯说,“它将太阳系置于更广阔的星系环境中,展现其动态本质。”

英国卡迪夫大学天体物理学家爱德华·戈麦斯指出,这篇论文虽引人入胜,但主要基于理论模拟,尚需更多观测验证。

荷兰莱顿大学教授西蒙·波尔吉斯·兹瓦特也认为,确认螺旋结构颇具挑战。“发现很有趣,但短期内难以直接观测,”他说。即使Vera C. Rubin天文台能探测到数百个天体,螺旋结构的清晰呈现仍需更多数据。

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