天文学家揭示了银河系的真实形状:它是扭曲的
银河系是我们所在的星系,它包含了数百亿颗恒星和行星,以及大量的尘埃和气体。银河系的形状一直是天文学家感兴趣的问题,因为它可以反映出银河系的形成和演化历史。然而,要确定银河系的形状并不容易,因为我们处在银河系的内部,无法从外部观察它。
艺术家想像的银河系结构。有两条主旋臂从核球的短棒向外延伸
目前,天文学家普遍认为银河系是一个旋涡星系,即它有一个中心凸起的盘状结构,周围有四条螺旋臂。这种形状是通过观测银河系内部的恒星和气体分布而推断出来的。然而,这种方法有一个局限性,就是无法确定银河系盘面的弯曲程度。银河系盘面可能是平坦的,也可能是弯曲的,甚至是扭曲的。
星系UGC 12158的照片。这是被认为是在外观上最类似于银河系的星系
为了解决这个问题,一些天文学家转向了观测银河系外部的星系。通过比较不同星系的形状和特征,他们希望能够找到与银河系相似的星系,并推断出银河系可能的形状。然而,这种方法也有一个难题,就是如何从海量的数据中筛选出与银河系相似的星系。人工进行这种筛选非常耗时和低效。
最近,一项发表在《自然·天文学》杂志上的研究利用了人工智能(AI)来解决这个难题。该研究团队使用了一种名为卷积神经网络(CNN)的AI算法,它可以从图像中提取特征并进行分类。他们训练了CNN来识别不同形状的星系,并将它们分为平坦、弯曲或扭曲三类。
他们使用了欧洲空间局(ESA)赫歇尔太空望远镜(Herschel Space Observatory)收集的超过10万个星系图像作为训练数据,并用CNN对它们进行了分类。然后,他们用CNN对另外约2万个星系图像进行了测试,并与人工分类进行了比较。结果显示,CNN的分类准确率达到了90%以上12。
利用CNN分类好的星系图像,他们进一步筛选出了与银河系最相似的1000个星系,并对它们进行了详细的分析。他们发现,这些星系中有45%是平坦的,12%是弯曲的,43%是扭曲的。
斯皮策空间望远镜拍摄的银河系中心图象
根据这些结果,他们推断出银河系也很可能是一个扭曲的星系。这意味着银河系盘面的两端向上和向下弯曲,形成了一个“S”形。
银河系盘面的扭曲可能是由于它受到了其他星系的引力扰动。其中一个可能的干扰者是大麦哲伦云(LMC),它是银河系最大的卫星星系,距离我们约16万光年。LMC的质量比之前估计的要大得多,它正在以每秒250公里的速度穿过银河系的暗物质晕 。
暗物质是一种看不见也感觉不到的物质,但它占据了宇宙中大部分的物质。暗物质晕是一种由暗物质构成的球形结构,它包围着星系,并为星系提供了引力支撑。LMC在穿过暗物质晕时,会对银河系产生巨大的引力牵引,从而导致银河系盘面发生扭曲 。
银河系剖面的示意图
这种扭曲对于银河系内部的恒星和行星并没有什么影响,因为它们距离银河系中心较近,受到更强的引力束缚。然而,这种扭曲对于我们了解银河系的结构和演化有着重要的意义。通过测量银河系盘面的扭曲程度和方向,我们可以推断出LMC对银河系的影响力,以及LMC何时开始进入银河系的暗物质晕 。
此外,通过观测银河系盘面的扭曲,我们还可以探测到暗物质晕的形状和密度分布。这些信息对于我们理解暗物质的本质和性质有着重要的价值 。
总之,天文学家利用人工智能揭示了银河系盘面的真实形状,发现它是一个扭曲的“S”形。这一发现不仅展示了银河系美丽而独特的外貌,也为我们揭开了银河系和暗物质晕背后的奥秘。
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