银河之环
传统上认为，银河系的结构可分为厚盘、薄盘、银晕、核球四大部分，这些就是银河系的全部。但往往是人们越自以为了解的东西就越是暗藏玄机，新的发现总是能让人大吃一惊：2003年1月初在西雅图召开的美国天文学会第201次会议上，斯隆数字巡天（Sloan Digital Sky Survey，SDSS）计划的参与者Brian Yanny和Heidi Jo Newberg等人宣布，除了这公认的四大块外加人马座潮汐流之外，银河系外围还有一个恒星环的存在。
星系的环状结构自摄影术被应用于天文学研究以来就接连被发现过，如车轮星系就是其中的典型代表。另外如M77、 Hoag天体、NGC 4650A等星系亦有环绕核球的恒星环存在，其中最后一例还是极环，环与星系盘相垂直。这些星系都被认为曾与邻近星系或周边环境作用过。事实上，观测表明，约1/5的旋涡星系都有完整的环结构，而拥有由旋臂构成的不完整弧（又称伪环，Pseudo-Rings）的星系则更多。既然银河系是个普普通通的星系，那么它拥有恒星环也就不足为怪了。
各种不同的星系环结构，上左：车轮星系，被认为与邻近星系发生过相互作用（图片提供：STScI）；上右：NGC 4650A，为极环结构，是星系间撞击事故的结果（图片提供：STScI）；下左：赛佛特星系M77，它的星系环很黯淡。；下右：Hoag天体，也许在20-30亿年前它曾有过一次猛烈的吸积作用（图片提供：STScI）
星系环简介
星系环主要分为3种：内环、外环和绕核环。顾名思义，内环的位置是在星系旋臂和核球之间；外环则位于旋臂之外，是已知环绕星系的最大尺度环状结构；绕核环尺度最小，环绕在星系核之外。不同种类的环可能起源于星系演化的不同时间段。根据SDSS的发现和环的分类定义，银河系的恒星环显然属于外环之列。顺便提一句，亦有迹象表明银河系可能有一绕核的分子环。外环最早是在南天星系NGC 1291中发现的，一般多见于棒旋星系中（现在认为银河系即是棒旋星系），环中往往有着强烈的恒星诞生活动。
环的主要成因也有3种：星系间的相互作用、吸积星际物质，以及棒状核球与星系盘中不均匀气体的共振。因大多数拥有环状结构的星系与邻近星系并无相互作用，故它们的环之成因被认为是第三条途径。甚至某些天文学家也认为，星系环是棒旋星系演化到某一阶段的必然产物，虽然也有例外（如并没有星系棒的Hoag天体）存在。不过对于银河系来说，很可能不尽然：近年发现，银河系正与邻近的人马座矮星系发生着并合，并产生了人马座潮汐流。而在银河系早期，星系碰撞也是有可能发生的，这也会是银河恒星环的最可能成因。
由于恒星环与星系的不对称结构有着密切关系，再加上以上这些可能的成因，它也成了研究星系动力学的利器。如光度测量表明，在某些没有强烈相互作用的星系中，星系环是绝大多数星爆活动的发生场所。近来的研究亦表明了星系环与核区棒取向的关系。对恒星环的研究也关乎星系核心的棒状结构演化、电离氢云分布等重要问题，意义深远。
银河系恒星环概况
早在1996年，Larsen和Humphreys就注意到了银河系两侧恒星分布的不对称。截至2003年初，Yanny与Newberg及其同事对银河系的恒星分布作了长达4年的统计，发现在麒麟座方向有数万颗恒星的分布与传统的银河系模型不符。起初他们以为这是某个单独的矮星系，就象人马座矮星系那样。但三维观测数据和动力学研究进一步表明，这些恒星应是银河系旋臂之外某一单独结构的组成部分，且其行为并不象是一小块云团。
Yanny等人的观测至少在银经180度至227度的范围内证实了恒星环的存在，他们的观测对象分布在银道面上下5kpc，此区域已无薄盘恒星分布。环的半径在银道面之上为18±2kpc，之下为20±2kpc。至于盘的南北厚度不同的原因，也许就是今后的研究课题之一。环的公转速度方向与薄盘外缘一致，加上环中恒星的金属丰度与厚盘和银晕恒星一致（约为太阳的2.5%），说明它应该是银河系的组成部分，并非人马座矮星系或其他卫星系形成的潮汐流；而环中恒星密度分布的情况（这决定了环的取向）更进一步证明了这一点。不过环中恒星的运行速度弥散度与厚盘有所不同，前者要更小些，这也正是区分银盘与恒星环的一个因素。而环的速度约为太阳公转速度之半。至于人马座矮星系的潮汐流，其速度弥散还要小。
无独有偶，由Annette Ferguson、Rodrigo Ibata、Mike Irwin、Geraint Lewis和Nial Tanvir组成的另一观测小组利用加那利群岛的Isaac Newton望远镜组（Isaac Newton Group of telescopes），在仙女座大星云M31附近天区发现了类似的恒星分布，此处距离麒麟座的那片星区有100度。这一发现无疑增加了恒星环的可信度。
银河系恒星环及其已观测部分示意。（图片提供：Sloan Digital Sky Survey）
根据这些观测数据推测，如果银河系拥有完整的恒星环，那么环的总质量应该在2700万太阳质量到5亿太阳质量之间，拥有3.6*105至9*106颗恒星，其内缘与薄盘的最外缘有少许交迭。恒星环厚度约5000秒差距，是薄盘的10倍。但由于对此区域的确切距离缺乏了解，上述估计的误差相当大。不过就算环中拥有5亿太阳质量，其中的恒星分布还是十分分散的，所以环的表面亮度不会很高。远远看去，银河系也不大可能像车轮星系或Hoag天体那样周围围绕着明亮显眼的光环，仅仅是有一圈黯淡的晕而已，我想样子也许与M77的类似吧。
Pages: 1 2
