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我们的银河系长什么样

2020-12-31Intoweb

电脑报 2020年49期
关键词:天文台银河系天文学家

Intoweb

仰望星空人们对银河有各种各样的猜想。古希腊神话中银河是天后赫拉的乳汁铺就而成的;而在中国神话里银河就是天上的一条河流,用来分开牛郎织女;而在印度,银河就是天堂的恒河。

直到伽利略用望远镜观测银河,才发现银河其实是由无数恒星构成的。然而,由于我们自身位于银河系之中,无法从外部观察,所以银河的真实形态并不容易被获知。随着科学技术的不断进步和天文仪器的日益强大,天文学家在认识银河系大小、描摹银河系画像的道路上不断推陈出新,一次次改变着人类对于银河系的认知。

360度全景视野的银河(由照片拼接成)

18世纪后期,英国科学家赫歇尔第一次给出了银河系形状的定量估算,他测量了天空中大约117600颗恒星的位置,但是他认为太阳系在银河系的中心,建立的赫歇尔银河系图也就这样让人看不懂了。

后来随着对河外星系的认识,部分天文学家认为银河系可能和我们邻近的M31仙女星系一样(仙女座方向,肉眼可见),是一个漩涡星系,中心有一个核球外边有数条旋臂。1918年美国天文学家沙普利认为太阳系在银河系边缘;1926年瑞典天文学家贝蒂尔·林德布拉德分析出银河系也在自转;1951年美国耶基斯天文台提出银河系有3条旋臂分别是英仙臂、猎户臂和人马臂;再后来加上新发现的三千秒差距臂(3kpc)的4条主旋臂说逐渐成为主流。现在最新的研究显示银河系实际上可能只有两条主旋臂。

由于红外线、X射线和伽马射线不能穿透地球大气层,为了研究宇宙的奥秘天文学家发射了4颗太空天文台:哈勃空间望远镜、康普顿伽马射线天文台、钱德拉X射线天文台、斯皮策空间望远镜。通过这些望远镜我们终于获得了更加精确的银河系全景图像。

今天,我们对银河系结构有了更为细致的认识。银河系大致为一个扁平圆盘,直径约为10万光年,比我们的邻居M31的还要小,M31是一个直径为22万光年的漩涡星系。武仙座A(Hercules A)是一座相对更大的星系,宽度达150万光年。

银河系中心厚度大约为1.2万光年,太阳系附近厚度2000光年。如果银河系的直径和飞盘一样大,那么这个圆盘的厚度大约是一张纸的厚度。这个圆盘上分布了约4000亿颗恒星。

在银河系中心是一个棒状结构,棒的长度约为银心到太阳距离的一半,棒的两端有数条旋臂延伸出来。通过观测银河系中心附近的天体运动,科学家发现银河系核心是一个大约400万倍太阳质量的黑洞,天文学家将它命名为人马座A*(Sagittarius A*),发现它的两位科学家还因此获得了2020年诺贝尔物理学奖。

太阳系距离银河系中心大概2.6万光年,处于银河系的一条次级旋臂的内侧边缘,这个次级旋臂被称为猎户座旋臂。最新的研究认为在以前认为的4条主旋臂中,盾牌-半人马臂和英仙臂中都包含了大量恒星,而人马臂和矩尺臂中则没有发现密集的恒星。据此有科学家提出银河系只有两条主旋臂的理论。这个理论其实符合人们对其他星系的观测结果,即当星系中心有一个棒状核心时,棒的两端连接着两条长长的旋臂,但银河系是否真的长成这样还有待进一步的验证。

我们知道地球围着太阳转,其实太阳系也围绕银河系中心在转动,而且速度并不慢为220 km/s。以这样快的速度只要2分54秒就能绕地球赤道一周。而太阳系需要大约2.5亿年才能绕银河系运转一周或者说完成一个银河年。自从46亿年前我们的太阳系诞生以来,我们的太阳系围绕银河系运转了不到20圈。自人类起源以来,它才旋转了1/1250圈。

银河系外的恒星流,包含数百万颗恒星

而且银河系周围至少还有三条巨大的恒星流环绕着它。这些恒星流距离地球1.3万到13万光年,这很可能是银河系曾经吞噬掉的古老星团的残骸。目前科学家们认为银河系正在吞噬一个名为人马矮星系(Sagittarius Dwarf Galaxy)的小星系。未来银河系将会在大约20亿年后和仙女座星系发生碰撞,这次碰撞可能会持续55亿年之久。当碰撞结束后,银河系和仙女座星系將不再是两个螺旋星系,而会变成一个椭圆星系。

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