科學問題：旋臂結構是如何形成的？旋渦星系通常有2-4條旋臂，有2條主旋臂且好像經過宏觀精心設計的（grand design，如M51等），也有多條旋臂且結構較復雜的（如NGC 1232）。旋渦星系M51（左）和NGC1232（右） | 圖源：HST//ESO〇 密度波理論：巧解旋臂的形成從1845年，英國天文學家威廉?帕森斯（羅森伯爵Ⅲ）第一次發現M51的旋渦圖樣開始，天文學家便被這種奇特的旋臂結構所吸引。后來，天文學家基于大量的觀測得知我們的銀河系也是一個旋渦星系。那么這種結構是如何產生的呢？1942年由瑞典天文學家貝蒂爾·林德布拉德（Bertil Lindblad）提出，后經華裔天文學家林家翹和徐遐生等人不斷完善的密度波理論成為迄今最受歡迎的星系旋渦結構形成理論。密度波理論認為旋臂并非物理意義上的物質“存在”，而是恒星穿越時的“交通擁堵”造成的：恒星或分子云圍繞銀河系中心并非做完美的圓周運動，而是類似太陽系中彗星一樣的橢圓運動。恒星或分子云運動到橢圓軌道的較遠端時會減速到最慢，而當有大批的恒星運動到這個拐點時，就出現了“擁堵”。密度擾動的傳播速度不同于其中天體的運動速度，從而形成密度波。由于密度波中物質引力的存在，恒星或分子云在接近密度波時會加速，而當離開時會減速，從而使他們在密度波附近逗留的時間相對較長，在整個星系的尺度上就會像正在上緊的發條，形成明顯的旋臂結構。恒星或分子云會繼續沿著自己的軌道運行，隨著銀河系的自轉穿越旋臂。因此，旋臂中的恒星或分子云并非一成不變，而是由不斷穿越時駐足的不同恒星或分子云組成。同時，分子云在穿越密度波時密度會增加，更容易發生坍縮，形成恒星；密度波掃過分子云時，會發生云云碰撞，形成沖擊波，并加速分子云坍縮，形成恒星。密度波理論的提出，使得人們不需要進行復雜的N體模擬就可以很好地理解旋渦星系的旋臂結構，巧妙地解釋了星系旋臂結構的形成機制。〇 密度波又是怎么產生的呢？星系本身的不對稱、伴星系的擾動和碰撞、暗物質暈和星系盤等都有可能對旋臂的產生和發展有一定影響，只是具體的影響如何還在研究之中。密度波一經形成，就可以在星系強大的自引力作用下放大和生長。最近一項基于Gaia衛星對銀河系10億多顆恒星的距離和自行觀測數據的研究就表明：銀河系曾在80億-110億年前與一個巨大的伴星系發生過碰撞，這是銀河系旋臂結構形成前迄今已知的最后一次大碰撞。而現在銀河系的旋臂結構可能就是那次碰撞留下的“漣漪”。〇 銀河系到底有幾條旋臂？一個讓老百姓聽起來也許覺得“可笑”的事實是，天文學家們一直為我們的銀河系到底有幾條旋臂爭論不休。更“可笑”的是，爭論的焦點不是百條、千條，而是區區的2條還是4條？難道全世界這么多聰明的天文學家，連一只手就能解決的數數都搞不定嗎？這對身處銀河系旋臂中的我們還的確是個難題。天文學家努力嘗試根據不同波段和手段獲得的信息，而這其中，恒星、星云和正在形成恒星的分子云等的距離的精確測定是關鍵的關鍵。廣域紅外巡天探測衛星（WISE）全天巡天的結果支持銀河系是一個有4條旋臂的棒旋星系。其中從星系棒（Galactic Bar）的兩端長出并纏繞著核球的兩條旋臂——英仙臂（Perseus Arm）和盾牌-半人馬臂（Scutum-Centaurus Arm）較為顯著，而相比之下，人馬臂（Sagittarius Arm）和矩尺-外臂（Norma-Outer Arm）中雖有大致相當的分子氣體成分，但恒星數明顯少于前兩條旋臂。WISE紅外衛星的結果表明銀河系是一個有4條旋臂的棒旋星系/ | 圖源：NASA//JPL-Caltech//ESO//R. Hurt /(SSC-CALTECH/)BeSSeL計劃：旋臂結構的精確測定2009年中、美、德等國天文學家共同提出了一個雄心勃勃的“貝塞爾計劃”（The Bar and Spiral Structure Legacy/ /(BeSSeL/)/ Survey）。沒錯，這是一個致敬先驅的計劃，也是迄今為止國際上最大的精確測量銀河系結構計劃，需要安排5000小時的VLBA的觀測時間。貝塞爾計劃 |/ 圖源：http:////bessel.vlbi-astrometry.org//十年間，他們精確測量了幾百個脈澤的視差和自行，確定了銀河系多條旋臂的結構和運動學性質，并由此限定了銀河系的基本參數及旋轉曲線。〇 本地臂：主旋臂還是刺？太陽處在英仙臂和人馬臂之間一些年輕恒星構成的物質團的最內側，因為這些物質與獵戶星座臨近，常被稱為獵戶臂、獵戶刺（Orion spur）或者本地臂（Local arm）。長期以來，天文界一直認為本地臂是銀河系主旋臂上延伸出來的一段微小的次級結構。經典的密度波理論認為，銀河系可能有4條主旋臂，本地臂所在區域是不可能存在主旋臂的。/ 左：Georgelin /& Georgelin（1976）模型被廣泛引用，奉為銀河系結構的標準模型，在太陽附近只有零星物質存在（藍色橢圓）；右:太陽附近大量的物質組成了一條新旋臂-本地臂（黃色圓弧），紅色橢圓內的虛線為連接本地臂和人馬臂的次結構。| 圖源：A/&A // Science Advance //紫金山天文臺BeSSeL團隊根據脈澤視差測量的結果發現：在太陽附近脈澤的分布有點出人意料，它清楚地勾畫出了一條長度超過25000光年，寬約3000光年，類似其它銀河系主旋臂的結構，它位于英仙臂和人馬臂之間，太陽就處于它的內側——這就是銀河系本地臂！本地臂上分布了豐富的大質量恒星形成區，數目遠比人們以前認為的要多。同時，他們還發現了一條長約12000光年，像“鵲橋”一樣連接了本地臂和人馬臂的銀河系內最長的次結構。這是自1952年美國天文學家Morgan首次測量太陽附近銀河系旋臂結構后，近70年來銀河系旋臂結構研究取得的重大進展。它否定了國際天文界長期認為本地臂是主旋臂上一個微小的次級結構的觀點，揭示了銀河系可能不是類似M51那樣單純由宏偉的、規則的螺旋形主旋臂所組成的旋渦星系，而是類似NGC1232那樣在主旋臂間有著次結構的復雜的旋渦星系，標志著精確測量銀河系旋臂結構和運動已經成為現實。該研究成果2016年9月被《科學進展》（Science Advances）作為亮點工作發表，被《科學》雜志評價為“以前所未有的細節”描繪了銀河系內離我們最近的旋臂的結構。到目前為止，BeSSeL項目已經精確測量200多個脈澤的距離和運動速度。其中最遠一顆脈澤的距離為66000光年，穿過銀河系中心直到銀河系的對面區域。研究結果顯示，銀河系有5條物質格外稠密的旋臂，從銀心向外依次是盾牌臂、人馬臂、本地臂、英仙臂和外臂。我們的太陽系到銀心的距離為27000光年，它以每秒240公里的速度繞銀河系中心旋轉，大約2億5千萬年轉一圈。根據迄今所有大質量恒星形成區三角視差測量結果（圓點）更新的銀河系旋臂結構平面示意圖。不同顏色的螺旋線代表不同的旋臂（實現表示中心，點線表示寬度）：3千秒差距臂、矩尺-外臂、盾牌-半人馬臂、人馬-船底臂、本地臂、英仙臂。⊙表示太陽的位置。|/ 圖源：http:////bessel.vlbi-astrometry.org從簡單到復雜，在精確測量銀河系結構的路上，天文學家通過從整體結構到細節的研究，一步步豐富人類對自己家園的認識。我們完全有理由相信，隨著觀測技術和研究方法的不斷進步，我們對銀河系結構的認知將不斷被更新，人類終將用智慧和勤奮描繪出銀河系結構的“廬山真面目”。參考資料/[1/] Xu Y.; et al., 2006, Science 311, 54 “The Distance to the Perseus Spiral Arm in the Milky Way”/[2/] Xu Y., et al., 2013, ApJ 769, 15 “On the Nature of the Local Spiral Arm of the Milky Way”/[3/] Xu Y.; et al. 2016, Science Advances 2, 9 The local spiral structure of the Milky Way/[4/] Reid M.J., et al. 2019, arXiv:1910.03357 “Trigonometric Parallaxes Of High-Mass Star Forming Regions: Our View Of The Milky Way”作者簡介李晶晶：中國科學院紫金山天文臺青海觀測站副研究員。研究方向：銀河系結構的精確測量，銀河系分子云與恒星形成。撰文：李晶晶審核：徐燁、孫燕編輯：王科超、高娜
重慶，是4個直轄市轄區最多的市。重慶下轄26個區，還有8個縣、4個自治縣。最核心的是渝中區、江北區、南岸區、渝北區、沙坪壩區等等。一般來說，核心區域房價比偏僻區域房價要高許多，重慶也不例外。目前，重慶房價最高的是渝中區，新房均價21000元//平方米左右；其次是江北區、南岸區。江北區房價高，還是南岸區房價高？顧名思義，江北區地處長江、嘉陵江兩江之北而得名。江北區下轄石馬河街道、大石壩街道、觀音橋街道、華新街街道、五里店街道、江北城街道、寸灘街道、鐵山坪街道、郭家沱街道9個街道及魚嘴鎮、復盛鎮、五寶鎮3個鎮。人口88萬。2018年，江北區GDP總量為1027億元，人均GDP超過11.6萬元。根據最新房價顯示，江北區房價為18200元//平方米左右。南岸區與江北區隔江相望，下轄南坪街道、龍門浩街道、海棠溪街道、彈子石街道、銅元局街道、花園路街道、南山街道、天文街道、南坪鎮、峽口鎮、涂山鎮、雞冠石鎮、長生橋鎮、迎龍鎮、廣陽鎮。戶籍人口89萬。2017，南岸區GDP總量為792萬。人均GDP低于10萬。目前，南岸區新房均價為18500元//平方米。比江北區高一點點。
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