银河系第四大旋臂，我们现在就住在这里

说出来你可能不信，太阳系目前正以每秒220公里的速度在宇宙中狂奔，这事儿我琢磨了好一阵子，每次抬头看星星的时候都有种奇妙的错位感——我们明明觉得一切静止，实际上正坐着银河系的“旋转木马”绕圈圈，而我们恰好位于一条叫做猎户臂的旋臂上，它还有另一个更朴实的名头：银河系第四大旋臂。

我第一次知道银河系有四条主旋臂是在大学天文选修课上，老师随口提了一句“咱们就在第四根上”，我当时差点把奶茶打翻，原来我们住的地方在银河系这个大盘子里，算是个不太起眼的角落，但就是这种不起眼，反而让我觉得特别有意思——我们在银河系的“郊区”,却看见了整个宇宙。

这第四大旋臂到底叫什么

先把这个名字的问题说清楚，因为它确实容易让人犯迷糊，天文学界对这条旋臂有好几种称呼,我整理了一下：

• 猎户臂：最常用的名字，因为它靠近猎户座方向
• 本地臂：强调这是太阳系所在的旋臂，有“本地”这个亲切的词
• 猎户-天鹅臂：一些研究中会把这个结构和天鹅座方向的延伸连在一起叫
• 桥状结构：这个就很有意思了，因为有些天文学家认为它可能不是一个完整的独立旋臂，而是连接人马臂和英仙臂之间的“分支”或“桥”

说实话，最后一个说法让我想了很久，如果猎户臂真的只是个“连接桥”，那我们岂不是住在银河系的“高架桥”上？不过目前主流的说法还是把它列为银河系的第四大旋臂，排在英仙臂、矩尺臂和盾牌-半人马臂之后，这个排序是按规模和密度来的，第四大不代表它不重要,尤其是在我们这些住在这里的居民看来。

在银河系地图上找到我们自己的位置

银河系是个棒旋星系，直径大约10万到18万光年，这个数据跨度有点大是因为边缘的定义方式不同，但不管怎么算，我们都离银心挺远的，太阳系现在的位置距离银心大约6万到2.7万光年，正在猎户臂的内侧边缘附近,处于这条旋臂中靠近银心的一侧。

我做了个简单的表格，把银河系四条主旋臂的基本情况列出来,这样对比起来更直观：

旋臂名称	大致位置特征	相对规模
英仙臂	距银心约1.9万光年，位于我们的外侧	最大、最清晰的主旋臂之一
矩尺臂	靠近银心的内侧旋臂，银河系远端	与英仙臂规模相当
盾牌-半人马臂	位于矩尺臂和太阳系之间	气体密度极高，恒星形成活跃
猎户臂（本地臂）	距银心约2.6万光年，位于盾牌-半人马臂和英仙臂之间	规模较小，可能为分支结构

你看这个表就能感受到，猎户臂跟前三位比起来确实要小一些，甚至有些天文学家认为它的长度大约只有1万光年左右，宽度在3500光年上下，但就是这“小小的”一万光年里，塞进了我们的太阳、地球，还有你能用肉眼看到的绝大多数恒星——比如说猎户座的参宿四、参宿七，天鹅座的天津四，天蝎座的心宿二,这些夜晚最亮的星星们几乎都在这条臂上陪着我们。

我们怎么知道自己在这条臂上

这个问题我曾经想过很久，我们被困在银河系里面，就像一只蚂蚁趴在大饼上，怎么知道这张饼长什么样？天文学家们靠的是几个挺聪明的办法。

最早的方法其实很朴素，就是数星星，威廉·赫歇尔在18世纪就这么干过，他一个一个地数不同方向上的恒星数量，试图画出银河系的形状，但那时候他不知道星际尘埃会遮挡远处的星光,所以画出来的图现在看来偏差挺大。

真正让这件事取得突破的是射电天文学，上世纪五十年代，荷兰天文学家范德胡斯特理论上预言了21厘米氢线的存在——就是中性氢原子会发出波长21厘米的射电波，这个波段的厉害之处在于它几乎不被星际尘埃阻挡，可以穿透整个银河系，天文学家通过测量不同方向上的氢云速度，利用多普勒效应反推出它们的位置，这才慢慢拼凑出了旋臂的分布图，这个技术原理跟交警用雷达测车速其实是同一套物理,只不过天文学家测的是星际气体云。

还有一种方法是甚长基线干涉测量，简单说就是把地球上相隔很远的射电望远镜联在一起，形成一个等效口径大到几千公里的超级望远镜，用这个技术可以直接测量一些亮星和脉泽源的位置和运动，精度高到令人发指，日本的VERA项目和美国的VLBA干的就是这个活，2019年VERA团队公布的数据里，精确测出了太阳系到银心的距离是25800光年,比之前的数值稍微近了一点。

当然还有更直观的帮手——红外和亚毫米波望远镜，比如退役了的斯皮策空间望远镜和正在运行的詹姆斯·韦布空间望远镜，红外线能穿过大部分尘埃，帮我们看到旋臂里正在形成的年轻恒星和星团，这些新生天体就像是旋臂的“荧光标记”,标出了旋臂的走向。

住在猎户臂是什么体验

说真的，住在第四大旋臂上,其实挺舒服的。

猎户臂的物质密度比那三条主旋臂要低，这意味着我们周围的星际介质比较稀疏，星际尘埃和气体的浓度不算太高，这带来的一个直接好处是——地球的大气层外，视野相对干净，太密集的旋臂区域会有大量的气体尘埃遮挡星光，外加高能辐射环境也更“暴躁”，我们这边的环境温和得多,相当于银河系的宜居带。

而且猎户臂里藏着不少天文爱好者熟悉的名场面，猎户座大星云就在这条臂上，距离我们大约1344光年，是离地球最近的大质量恒星形成区之一，冬天晚上拿个双筒望远镜对准猎户座腰带下方的“佩剑”位置，就能看到一团模糊的光斑，那就是正在批量制造新恒星的“宇宙产房”，还有天鹅座方向的天津四，这颗蓝白色的超巨星是夏季大三角的成员之一，亮度极高，也是我们这条臂上的“老乡”。

更有意思的是，猎户臂上有些结构的年龄和运动轨迹暗示，它可能是在几亿年前被银河系的引力潮汐拉扯出来的，它会不会在未来变得更粗壮、升格成为一条真正的主旋臂？还是说它只是一个暂时的结构，几亿年后就消散了？这些问题天文学家还在争论，但不管怎样，在银河系演化的漫长历史里，我们恰好出现在猎户臂上、恰好能仰望星空思考这个问题,这件事本身就够浪漫的了。

夜晚出门散步的时候，不妨抬头看看银河横贯天穹的那条淡淡光带，你现在看到的那些最明亮的恒星、那些肉眼可见的星云，绝大多数都是猎户臂上的邻居，银河系四条主旋臂，我们住在最小的那一条上，但这条臂上发生的故事,对我们来说就是整个宇宙。