在浩瀚的宇宙中，银河系以其独特的旋臂结构引人瞩目。这些由年轻恒星、密集气体和尘埃构成的旋臂，不仅是银河系的标志性特征，更是恒星诞生的摇篮。然而，由于我们身处银河之中，难以窥见其全貌，对银河系旋臂的整体认知一直较为模糊。
近日，中国科学院紫金山天文台的研究团队取得了一项突破性进展。他们基于“银河画卷”一氧化碳分子气体巡天数据，成功更新了银河系外缘旋臂的图像，为我们揭示了银河系更加广阔的视角。这项研究覆盖了银盘面上约三分之二的方位角，以及银心距约8至26千秒差距范围内的分子气体旋臂结构，相较于以往的观测，其覆盖范围扩大了约1.5倍。相关研究成果已在《天体物理学快报》上发表。
旋臂作为银河系的显著特征，其结构复杂多变。在不同波段的观测中，旋臂呈现出的结构并不完全相同，这印证了密度波理论。该理论认为，旋臂并非固态的物理结构，而是由恒星和气体在星系盘面中形成的动态高密度区域。组成旋臂的恒星和星际介质并非始终固定在旋臂中，而是处于不断的进出状态。
旋臂不仅是银河系的形象代表，更是其心脏所在。它们深刻影响着星际介质和恒星的物质循环。在旋臂区域，原子气体受到激波驱动转化为分子气体，进而聚集成为致密的分子云团。这些分子云团在进一步塌缩后，孕育出恒星和星团。恒星形成后，其辐射和演化晚期的超新星爆炸会将能量反馈到周围环境，推动星际气体的继续循环演化。
然而，观测银河系的旋臂并非易事。银河系盘面扁薄，且人类居住在离银心较近的位置，无法从外部俯瞰其全貌。因此，实现银河系旋臂的观测需要大规模、高效率的巡天观测和长时间的数据积累。同时，为了穿透尘埃捕捉到更遥远区域的观测信息，射电波段的观测手段成为首选。但绘制完整的盘面图仍需极高灵敏度的设备。
为了解决这一问题，中国科学院紫金山天文台的科学家们利用德令哈13.7米毫米波望远镜，实施了具有国际领先水平的CO巡天项目——“银河画卷”计划。该项目自2011年至今已累积覆盖了2000多平方度的银盘区域，为我们重新绘制了银河系太阳半径以外的分子气体分布图。
根据观测结果，科学家们揭示了外太阳圈的三段旋臂结构。这些旋臂的长度从16到43千秒差距不等，最远延伸至HI盘的边缘地带。其中，距离较近的英仙臂和外臂结构尤为清晰，展现了旋臂与旋臂间物质密度分布的显著差异。在银河系盘的边缘，约1306个分子云很好地描绘了最遥远的旋臂结构——外盾牌-半人马臂。
尽管“银河画卷”计划为我们提供了更加广阔的视角来认识银河系旋臂结构，但仍有许多未解之谜等待我们去探索。例如，在南银盘区域是否也能发现新的旋臂段？更先进的仪器能否帮助我们绘制更加连续完整的螺旋臂图像？不同相态的星际介质、恒星等示踪体在螺旋臂中的位置偏移机制又是什么？这些问题都需要我们进一步的研究和探索。
