银河系旋臂有多长：可能环绕整个银河系

艺术家想象图：从遥远的北银极(Pole Galactic North)看银河系螺旋臂结构

星际空间中恒星形成的区域

这张银河系的图片显示了盾牌-南十字臂可能的延伸情况

几十年来，天文学家一直认为银河系具有4条旋臂。旋臂由无数的恒星和正在形成恒星的气体组成，以螺旋形向外延伸。2008年，从斯皮策太空望远镜获得数据显示，银河系似乎只有两条旋臂，而且核心的棒状结构比预期的更大。然而，根据一个中国天文团队的近期研究，银河系的一条旋臂可能比以往认为的延伸更长，几乎环绕整个银河系。

这一旋臂名为盾牌-南十字臂(又称半人马臂)，发源于银河系棒状结构的一端，经过太阳系和银河系中心之间，延伸到银河系的另一端。数十年来，天文学家一直认为这条旋臂到那里就终止了。

然而，在2011年的时候，哈佛-史密森天体物理中心的天文学家托马斯·达姆(Thomas Dame)和帕特里克·撒迪厄斯(Patrick Thaddeus)发现，盾牌-南十字臂中本应该出现在银河系另一端的物质，也同时出现在了太阳系之外。根据南京紫金山天文台天文学家孙燕及其同事的研究，盾牌-南十字臂延伸的距离可能远大于此。他们采用了一种新的方法，对银河系中心之外46000到67000光年之间的气体云进行了分析。他们探测到了48种新的星际气体云，同时还有24种之前已被观测到的气体云。

为了进行研究，孙燕及其同事采用了由“银河系图像画卷项目”(Milky Way Imaging Scroll Painting project)提供的射电望远镜数据。该项目对星际尘埃云进行扫描，寻找由一氧化碳气体释放出来的无线电波。一氧化碳气体在星际空间中十分丰富，仅次于氢气，但更容易被射电望远镜探测到。

这些信息，加上“加拿大银道面巡天”(Canadian Galactic Plane Survey，主要寻找氢气)的数据，使孙燕等人推断出，这72种星际气体云排列在一条长度为30000光年的旋臂片段上。此外，他们还在论文中称：“这一新的旋臂像是托马斯·达姆和帕特里克·撒迪厄斯在前几年(2011)发现的那条遥远旋臂的延伸，也像是进入了外第二象限的盾牌-南十字臂。”

这就意味着，这一旋臂不仅是银河系中最大的一条旋臂，而且是唯一能够以360度环绕银河系的旋臂。这样的发现是前所未有的，在其他涡旋星系中还没有观测到类似的情形。

《科学美国人》(Scientific American)引用托马斯·达姆的话称：“这很罕见。我打赌你需要仔细观察数十张涡旋星系的图片，才能找出这样一个星系，说服你自己可以在那里找到一条环绕360度的旋臂。”

当然，这项研究中还存在着一些问题。例如，在达姆和撒迪厄斯于2011年发现的旋臂片段与孙燕等人发现的旋臂片段开端之间，存在着明显的间隔——距离为40000光年。这意味着孙燕等人发现的星际气体云也可能不是盾牌-南十字臂的一部分，而是属于另一个旋臂的片段。

如果这一猜测是真的，那就意味着银河系中可能存在着好几条“向外”的旋臂片段。另一方面，未来的研究将对上述间隔区域进行进一步的研究，揭示银河系旋臂结构的美丽与奥秘。