銀河系的一條旋臂可能繞整個銀河系

藝術家想像圖：從遙遠的北銀極(Pole Galactic North)看銀河系螺旋臂結構

星際空間中恆星形成的區域

這張銀河系的圖片顯示了盾牌-南十字臂可能的延伸情況

我們所處的太陽系本身就位於銀河系之內，因此要想像銀河系的整個全景就是一個很微妙的問題。 事實上，直到1852年，天文學家斯蒂芬·亞歷山大(Stephen Alexander)才第一次提出銀河係可能是渦旋形的。 從那時候開始，隨著時間推移，越來越多的發現不斷修正著我們對銀河系的認識。

幾十年來，天文學家一直認為銀河系具有4條旋臂。 旋臂由無數的恆星和正在形成恆星的氣體組成，以螺旋形向外延伸。 2008年，從斯皮策太空望遠鏡獲得數據顯示，銀河系似乎只有兩條旋臂，而且核心的棒狀結構比預期的更大。 然而，根據一個中國天文團隊的近期研究，銀河系的一條旋臂可能比以往認為的延伸更長，幾乎環繞整個銀河系。

這一旋臂名為盾牌-南十字臂(又稱半人馬臂)，發源於銀河系棒狀結構的一端，經過太陽系和銀河系中心之間，延伸到銀河系的另一端。 數十年來，天文學家一直認為這條旋臂到那裡就終止了。

然而，在2011年的時候，哈佛-史密森天體物理中心的天文學家托馬斯·達姆(Thomas Dame)和帕特里克·撒迪厄斯(Patrick Thaddeus)發現，盾牌-南十字臂中本應該出現在 銀河系另一端的物質，也同時出現在了太陽系之外。 根據南京紫金山天文台天文學家孫燕及其同事的研究，盾牌-南十字臂延伸的距離可能遠大於此。 他們採用了一種新的方法，對銀河系中心之外46000到67000光年之間的氣體雲進行了分析。 他們探測到了48種新的星際氣體雲，同時還有24種之前已被觀測到的氣體雲。

為了進行研究，孫燕及其同事採用了由“銀河系圖像畫卷項目”(Milky Way Imaging Scroll Painting project)提供的射電望遠鏡數據。 該項目對星際塵埃雲進行掃描，尋找由一氧化碳氣體釋放出來的無線電波。 一氧化碳氣體在星際空間中十分豐富，僅次於氫氣，但更容易被射電望遠鏡探測到。

這些信息，加上“加拿大銀道面巡天”(Canadian Galactic Plane Survey，主要尋找氫氣)的數據，使孫燕等人推斷出，這72種星際氣體雲排列在一條長度為30000光年的旋臂 片段上。 此外，他們還在論文中稱：“這一新的旋臂像是托馬斯·達姆和帕特里克·撒迪厄斯在前幾年(2011)發現的那條遙遠旋臂的延伸，也像是進入 了外第二象限的盾牌-南十字臂。”

這就意味著，這一旋臂不僅是銀河系中最大的一條旋臂，而且是唯一能夠以360度環繞銀河系的旋臂。 這樣的發現是前所未有的，在其他渦旋星系中還沒有觀測到類似的情形。

《科學美國人》(Scientific American)引用托馬斯·達姆的話稱：“這很罕見。我打賭你需要仔細觀察數十張渦旋星系的圖片，才能找出這樣一個星系，說服你自己可以在那裡 找到一條環繞360度的旋臂。”

當然，這項研究中還存在著一些問題。 例如，在達姆和撒迪厄斯於2011年發現的旋臂片段與孫燕等人發現的旋臂片段開端之間，存在著明顯的間隔——距離為40000光年。 這意味著孫燕等人發現的星際氣體雲也可能不是盾牌-南十字臂的一部分，而是屬於另一個旋臂的片段。

如果這一猜測是真的，那就意味著銀河系中可能存在著好幾條“向外”的旋臂片段。 另一方面，未來的研究將對上述間隔區域進行進一步的研究，揭示銀河系旋臂結構的美麗與奧秘。