我们的星系以神秘、常常令人费解的方式旋转。像海星一样的尘埃和恒星手臂向外延伸数万光年，螺旋状地聚集在一起，整个盘面像轮子一样旋转。然而，星系测绘师无法从他们的视角看到这种结构，因为他们被困在盘面的外围。从地球上看，整个银河系被缩短成一条横跨天空的明亮带。
但现在，一个天文学家团队已将这条带状区域扩展成迄今为止最准确的地球银河系附近区域的三维地图之一。研究人员一个多世纪以来一直认为，本地尘埃云——那些孕育新生恒星的尘埃云——位于太阳周围一个遥远的环形区域，远超最远的行星。但新的视角揭示了一种在形状和规模上都完全不同的结构。该团队周二在《自然》杂志的一篇出版物上宣布，这些云形成了一个巨大的波浪，它沿着本地旋臂笔直延伸，同时弯曲到银河系盘的上方和下方。
“没有天文学家预料到我们会生活在一个巨大的、波浪状的气体集合体旁边——或者它构成了银河系的本地旋臂，”哈佛大学天文学家、该研究的作者之一Alyssa Goodman在新闻稿中说道。
新地图有助于解决一个 150 年的谜团：为什么当天文学家将附近恒星育儿所之间的点连接起来时，它们似乎形成了一个宽 3000 光年的单一环，称为古尔德带，（恰好）位于我们太阳的中心附近。有人认为这是古老暗物质碰撞产生的冲击波在膨胀，但没有达成共识。尽管如此，古尔德带的概念对于解释我们银河系角落里的恒星是如何诞生的至关重要。哈佛大学天文学家、《新研究》的合著者Catherine Zucker说：“我们对银河系我们这部分恒星形成和恒星育儿所的所有理解都基于这个模型。”但 Zucker 和她的同事们已经了解到，经典的模型是错误的。环状只是一个错觉。
该团队着手通过计算本地尘埃云与地球的距离来绘制三维地图。恒星形成区域中的尘埃通常会使距离测量变得困难，因为它会阻挡年轻恒星的光线，但该团队找到了将此转化为优势的方法。那些没有被完全熄灭的恒星，当它们的星光穿过尘埃时会显得更红，就像日落时阳光穿过地球大气层更多时会呈现橙色一样。通过将这种颜色偏移与欧洲盖亚航天器提供的精确位置数据相结合（盖亚航天器测量了恒星到地球的距离），该团队得以精确定位每团尘埃云在太空中的位置。
而这些尘埃云的分布模式出乎意料。它们并非位于环形区域，而是构成了一个巨大的波浪，该团队以拉德克利夫（Radcliffe）的名字命名，因为哈佛大学有一个研究所。“我们基本上创建了最大的恒星育儿所目录，”Zucker说，“而这个拉德克利夫波结构立即显现出来。”
从上方看（你可以点击此处的交互式三维模型进行探索），这种结构变成了一条绵延 9000 光年的纤细线条——使其成为银河系已知最大的天体之一。该团队估计，它蕴含的气体和恒星的总质量至少相当于 300 万个太阳。然而，从侧面看，它形成了起伏的山丘和山谷，在到达银河系盘中部之前，高度可以达到数百光年，然后再逐渐变平。该波浪在离太阳系最近的点仅有 500 光年，并且根据太阳围绕银河系中心运行的运动，研究人员估计地球在大约 1300 万年前——也就是最早的类人猿出现前的几百万年——穿过了这个波浪。
鉴于其引人注目的波浪状形状，研究人员认为该波浪很可能在运动中，其峰谷会随着宇宙时间的推移而翻转，就像一条扭动的鳗鱼。尽管该团队需要等待盖亚航天器的未来数据来研究这种复杂的运动，但对尘埃云的视线观测使该团队能够测量这些恒星育儿所向地球靠近或远离的程度。数据表明，这些尘埃云并非偶然形成这种引人注目的模式；它们确实作为一个统一的整体一起移动。
“我们再也不能孤立地看待像猎户座这样非常著名的恒星形成区域了，”Zucker说，“它们是这个延伸 9000 光年的巨大结构的一部分。我们必须考虑到这个更大的银河系背景，来理解银河系的恒星形成是如何发生的。”
拉德克利夫波有两个需要解释的特征：它沿长度方向的直线性和上下起伏的波浪状。这两者可能不一定有关联。
当天文学家以方便的俯视角度观察其他星系时，他们注意到星臂常常会失去其曲线。从远处看平滑的螺旋，实际上是一系列首尾相连的线段，就像试图用火柴棍勾勒出一个圆一样。拉德克利夫波的长度大约与那些星系火柴棍的长度相当，这表明该波浪本身可能就是我们本地旋臂的直线段。
一些理论预测了星臂的引力如何将其气体拉成一条直线，但没有人预料到这些段会起伏，就像拉德克利夫波似乎显示的那样。
为了解释我们星臂可能的起伏，Zucker推测了古代的创伤。一个轨道运行的矮星系或大型气体云可能在遥远的过去撞击了我们的近邻，在一个原本直的星臂段上引发了回响，这种回响一直延续至今，仍然在晃动。
要揭示拉德克利夫波的历史，需要进一步的分析和盖亚航天器更精确的恒星位置测量，其下一份数据发布预计将于今年晚些时候公布。但该天体的发现已经在银河系中掀起了波澜。“这将改变我们对旋臂建模的理解，”Zucker说。
