然而,科学家最近正努力从内到外测绘银河系,从而能首次绘制准确的银河系结构图。这个美好的前景是数个高级射电和光学大型望远镜项目共同努力得到的结果,其中包括我们主导的银河系“棒和旋臂结构遗产性巡天计划”(Bar and Spiral Structure Legacy Survey,简称BeSSeL计划)。我们获得了甚长基线阵(Very Long Baseline Array)前所未有长达5000小时的观测时间。
我们可能生活在一个四旋臂的旋涡星系(银河系)中,它具有一个明亮且对称的中心棒。| 图片来源:XING-WU ZHENG AND MARK REID Bar and Spiral Structure Legacy Survey/Nanjing University/ Center for Astrophysics, Harvard and Smithsonian (Milky Way chart and illustration)
目前,绘制银河系结构图的两个主要观测项目都是使用射电天文学中的甚长基线干涉测量技术(very long baseline interferometry,VLBI)。日本的 VERA(VLBI Exploration of Radio Astrometry)项目使用了4台射电望远镜,分布范围从日本北部(岩手县水泽市)到日本最南端的冲绳石垣岛和最东端的小笠原群岛,横跨整个日本。而我们的BeSSeL巡天计划使用的甚长基线阵列(Very Long Baseline Array)包括10台望远镜,分布范围从美国夏威夷到新英格兰再到美属维尔京群岛的圣克罗伊岛,横跨西半球的大部分地区。
但是,由于这些恒星被银河系的尘埃盘所包围,我们无法轻易地在整个银河系中观测到此类恒星。幸运的是,这些炽热恒星电离区域外的水分子和甲醇分子可以作为非常明亮的射电源,因为它们会发射出大量的几乎没有被银河尘埃衰减的天然“脉泽”(maser)。脉泽一词为“受激辐射的微波放大”(microwave amplification by stimulated emission of radiation)的首字母缩写,也就是说,脉泽其实就是处于射电波段的激光。在天体物理环境中,脉泽辐射来自质量与木星相当的太阳系尺度的气体云。脉泽源在射电图像中表现为非常明亮的点源。因此,脉泽源是三角视差测量的理想目标。
我们需要更多的观测结果来改进我们现有的银河系结构图景,而下一代支持VLBI的射电望远镜阵列将为此提供便利。这种正在规划中的射电阵列包括非洲的平方公里阵列(Square Kilometer Array)和北美的下一代超大型阵列(Next Generation Very Large Array)。两者都是跨越整个大陆的巨大射电望远镜阵列,预计21世纪20年代末它们可以全面投入使用。与现有阵列相比,它们的信号收集面积将大大增加,因此能够探测到来自恒星的微弱射电辐射,使我们在银河系中的视线可以达到更远。最终我们希望明确绘制出银河家园的建筑结构图,以证实或证伪银河系宏伟旋臂结构的形成理论。