南大教授郑兴武和徐烨登上《科学》封面

　　□金陵晚报记者王君于飞实习生刘叙武通讯员罗静

　　【金陵晚报报道】这是一次关于银河系的挑战——一次有关银河系距离的测量研究，为求得一个到银河系旋臂的精确距离，中外专家联手整整耗时两年，观测还在继续。

　　近期，南京大学天文系的郑兴武教授和他的学生徐烨博士等4位科学家干成了一件令

天文学界吃惊的事情，他们首次“抓”住了银河系的一只手臂——英仙臂，并且测出了太阳系距离它的实际距离，这是有史以来最精确的一次测量，误差只有2％。

　　最近一期的《科学》杂志，在封面上为这次测量作了导读，这也是中国天文学家的论文首次登上该杂志的封面。

　　对于这一消息，本报1月11日在《银河系“英仙臂”距离得到高精度测定》一文中作了报道，报道刊出后，引起了许多读者，特别是一些天文爱好者对于银河系的更大关注，为此，记者再次走访了郑兴武教授。

　　银河系长得啥模样？

　　尽管有关银河系的模型早已确立了很多年，但是关于银河系的争论千百年来一直没有停止，因为有关银河系平面或立体争议模型都是建立在一定的观测基础上，通过长期的理论研究确立起来，身处银河系之中，无法看清它的全貌的尴尬，让银河系成了一个充满学术争议的星系。

　　郑兴武教授说，其实，只要到远离城市的乡村或田野就可以看到横跨天空的微弱光带，它叫“银河”，而望远镜观测表明它由大量恒星组成，这些恒星太暗或靠得太近，以致人类无法分辨出单个的恒星。

　　郑兴武说，不靠其他观测仪器，不富有想像力和洞察力，人们单看这条天上的银河，无法构造银河系的平面或立体的图像。

　　天文学家经过长期对银河系的观测和理论研究，已初步建立起一个模型。从侧面看银河系的外形非常像一个中间厚、边缘薄扁平的盘状铁饼；而如果从上方俯瞰银河系，其结构非常类似气象卫星拍到的漩涡状龙卷风。

　　标准模型受挑战

　　为了形象地说明问题，郑教授打开了有关银河系的网页，漩涡状的银河系从银河系中心向外依逆时针方向延伸出四条“手臂”，天文学上将它们称为“银河系旋臂”（MilkyWaySpiralArms） 。

　　银河系旋臂的标准模型于1976年由法国的乔吉林（Georgelin）提出，但是在这个模型中有几个问题长期得不到解决。

　　郑兴武说，一是在银河平面（或称银盘）上有很多尘埃，由于尘埃的消光，即使是大型的光学望远镜，也只能测量几百光年天体的距离，但是银河系的尺度约有8万光年。

　　另一个问题是，乔吉林标准模型假设在银河系中的所有天体都绕银河中心（银心）圆运动，这本身就有问题，他们又从观测天体的速度推算天体的距离，在推算过程中又引入不确定的假设，使得不确定因素更大。现代天体物理的发展越来越感到这个历经30年银河系漩涡标准模型的局限性。

　　距离遥远让观测成难题

　　这一次，徐烨博士和郑兴武教授“绕开”了银河系漩涡标准模型，采用了直接观测的办法。他们希望用世界上分辨率最高的甚长基线干涉望远镜，用三角视差方法来测量悬臂上星云的距离，来建立更符合实际的银河系漩涡结构。

　　但是对于这个测量却是无比艰难，前面提到银河系的尺度约有8万光年，即使太阳到银河系中心也有约2．8万光年，天体越远就越暗，加上尘埃的消光，一般的望远镜观测不到这些天体，更不要说测量这么远的天体的距离。

　　望远镜“瞳孔”8000公里

　　徐博士和郑教授用的是一种特别的望远镜，它叫“甚长基线干涉望远镜”。这种望远镜接收的是来自天体的无线电波，即类似于我们日常收音机接收的电磁辐射，这种电波的辐射很少被尘埃吸收，因此天文学家总是用这种无线电望远镜来看银盘上被尘埃遮挡的天体。

　　另外，要观测那些远的暗的天体，就要增加望远镜的口径。郑教授形象地说，这类似晚上我们要看清什么东西要睁大眼睛，摄影记者想拍远距离运动员精彩照片在照相机上加一个像炮筒一样的大口径镜头。

　　同样在天文里为了增加望远镜的“瞳孔”，用一架望远镜不够，可以用多架分得很开的望远镜组合起来。

　　徐烨博士和郑兴武教授用的就是由10个口径为25米的望远镜组成，其中最远的两个望远镜距离约有8000公里。它可以测到一百兆兆兆分之一瓦微弱的信号，有三十六万分之一度的分辨率。郑教授打了个比喻，这个分辨率可以在1万公里远的地方分辨两个相距5厘米的小球。

　　三角几何原理测距离

　　测量天体的距离4位科学家用了最简单的三角视差法，这种方法非常类似中学几何课本里介绍不过河而测量河的宽度的方法，只要知道一条基线的距离和河对岸一个观测目标视线相对这条基线的夹角，就可以计算河的宽度。

　　这4位科学家利用地球和太阳的距离基线，在一年四季地球不同的位置观测同一个天体而得到不同方向的夹角计算天体的距离，同时也可以得到天体的速度。

　　用上述非常复杂的望远镜和非常简单的三角视差法，徐博士和郑教授与他们的另两位协作伙伴测量了银河系英仙臂上一个分子云核的距离和速度。

　　世界顶级杂志《科学》之所以把徐博士和郑教授等4位科学家的到重要结果展示在封面上，是因为他们测得分子云核的速度有力地证明了银河系密度波理论。

　　银河系也有“拥堵路段”

　　在测量银河系距离的同时，研究小组的科学家们发现，银河系内星体的运动有点和高速公路的“拥塞”理论相似——这正好和1964年美籍科学家林家翘密度波理论不谋而合。

　　郑兴武教授说，前两年沪宁高速在改造，把原来在高速公路上汽车比较均匀分布的格局打乱了。

　　各个承包标段同时开工，在开工的路段原来单向两车道变成一车道，在这些路段汽车发生拥堵而密度增大，过了这些路段汽车又逐渐恢复原来的速度，没有特殊情况在两车道上分布正常。各个承包工程公司按合同不断向前推进，堵塞也不断向前推进。

　　而在银河系，各种汽车就是各种天体，旋臂就是漩涡密度波所在各种天体堵塞的地方。天体的运动速度很快，但漩涡密度波很慢，恒星有的进旋臂有的出旋臂，川流不息，天体在旋臂前准备进或刚进旋臂时速度变慢。

　　郑教授说他们测的分子云核正位于这些天体密度大的地方，可能由于挤压和某种不稳定因素使得稀疏的星际气体变成分子云进而又变成分子云核。

　　他们测得分子云核绕银心的速度比一般慢，从而证明了银河系密度波理论。不一般的地方是他们用直接的方法测得分子云核的速度，是完全可靠的。(编辑暴雪)