当古代天文学家仰望银河系时，有些人看到了泼洒的牛奶或横跨天空的河流。另一些人则看到了草料小道或鸟群。但没有人看到漩涡。
当你被困在内部，只能水平地看向中心或边缘时，很难分辨出一个旋转而复杂的圆盘。更糟糕的是，遥远的明亮恒星看起来像近距离的暗淡恒星，让天文学家对深度毫无感觉。宇宙缺乏明显的里程碑是天文学最根本的诅咒之一。
但研究人员喜欢挑战，经过多年的辛勤工作，一个波兰团队发布了迄今为止最完整的银河系地图。他们没有试图绘制出数千亿颗恒星的全部，而是将目光投向了更微妙的东西——银河系的弯曲、隆起和聚集。结果，今天发表在《科学》杂志上，提供了我们宇宙邻域奇特扭曲的最佳测量数据，并将成为那些试图更好地理解银河系如何形成目前形态的人们的目标。
“我们希望我们的论文能为更复杂的银河系过去模型提供一个非常好的起点，”华沙大学的天文学家Dorota Skowron说。“我们的[恒星]是检验此类模型可靠性的绝佳试验场。”
Skowron 和她的合作者通过寻找特殊的信标来探测银河系：经典造父变星是巨大的年轻恒星，比我们的太阳亮数千倍，但年龄只有太阳的十分之一，它们在几天到几个月的时间内会发生脉动。天文学家知道，造父变星闪烁得越慢，燃烧得越亮——这个关系可以通过比较实际亮度与恒星从地球上看起来的亮度来计算距离。
但在他们能够绘制出银河系造父变星——并由此延伸到银河系本身的曲线——之前，团队必须先找到它们。天文学家从智利的拉斯坎帕纳斯天文台搜寻了南方的天空，拍摄了数十万张照片，仔细检查了超过十亿颗恒星，观察了它们规律的明暗变化，这些变化会暴露造父变星的位置。最终，他们将搜集到的数据与之前调查中已知的造父变星相结合，绘制出了 2,400 颗恒星的确切位置（比同期研究多 1,000 颗），呈现在一张 3D 银河地图上。
“突破性时刻无疑是我们看到第一张造父变星图叠放在典型的银河系图片上，并注意到其中丰富的结构时，”Skowron 回忆道。“这花了六年时间，但物有所值。”
其中一个结构是什么？银河系的盘面像融化的达利钟表一样弯曲。天文学家早在 1950 年代就首次注意到了这种扭曲，其中一侧向上弯曲几千光年，另一侧向下弯曲类似的距离，但对其确切形状的模糊理解一直阻碍着理论家确定其根本原因。新地图前所未有的精度可能有助于排除一些当前的选项，这些选项包括卫星星系的引力牵引到星系际磁场。
这张地图为任何试图解释银河系如何形成的人设定了新的标准。例如，该团队注意到，特定年龄的造父变星倾向于聚集在一起，并且年轻的星团比年老的星团更紧凑——这表明银河系经历过多轮的恒星形成。天文学家仍然不知道确切有多少旋臂以及它们的缠绕程度，恒星如何导航银河系的扭曲，或者是什么触发了恒星形成的爆发。未来的理论必须产生与新地图相似的图景。
其他研究人员欢迎深入研究银河系过去的这一机会。“绘制银河系的结构是天文学多个研究领域的基础，”意大利都灵大学研究银河系扭曲的天文学家、未参与此项研究的 Eloisa Poggio 说。“它与我们银河系的形成历史密切相关。因此，拥有基于精确距离测量的 3D 地图非常重要。”
未来的观测将继续阐明华沙团队绘制的图景。Skowron 估计，在北半球进行类似的测量项目可能会发现另外约 1,500 颗未发现的造父变星。对银河系中心的额外红外观测也将穿透恒星之间的尘埃，这是地图的主要误差来源：它会遮蔽恒星的观测亮度，从而影响距离估计。并将普查范围扩大到搜索一种更古老的脉动星，即 RR ляр星，这将通过包含银河系更古老的区域来为地图增加第四个维度。
人们可能不再将银河系想象成一条流淌在天空中的奶油状河流，但我们仍然对我们在宇宙中的角落知之甚少。“了解我们在宇宙中的位置总是很有趣，”Skowron 说。
