书城自然宇宙进化史
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第16章 星系与银河系(2)

银河系

夜晚,不受灯光的干扰,我们能在夜空中看到一条弥漫的光带。这条光带就是我们置身其内而侧视银河系时,所看到的它布满恒星的圆面——银盘。

银河系由两千多亿颗恒星、数千个星团和星云组成,从侧面看就像是一个中心略鼓的大圆盘。圆盘的直径约为十万光年,略鼓之处是银心,是恒星密集区,厚度约为六干多光年,看上去是白茫茫的一片。因其主体部分投影在天球上的亮带,而被我国称为银河。

不仅银河本身是美丽的,世界各地流传的有关银河的神话传说也是美丽的。有的神话将银河和星座结合在一起,认为牛的乳液将深蓝色的天空染白了。在东亚,人们相信这个镶嵌在群星中的雾状带是银色的河流。印度人更是给银河取名为天上的恒河。

在希腊,有两个比较相似的神话故事,都解释了银河是如何生成的。一个神话说,赫拉发现宙斯用欺骗之法诱使他去喂食年幼的赫尔克里斯,因而将奶汁溅洒在天空中,奶汁形成了银河。另一个神话说,赫耳墨斯偷偷地将赫尔克里斯带去奥林匹斯山,并趁着赫拉沉睡,偷偷吮吸她的奶汁,但吮吸时有一些奶汁被射入天空形成了银河。

芬兰神话中,将银河称为鸟的小径,因为鸟在向南方迁徙的时候,靠银河指路。神话中还说,银河才是鸟真正的居所。而现在的科学家也已经证实,候鸟确实是靠着银河的引导南飞,找到温暖的陆地居住。

瑞典的神话说,银河是冬天之路,因为在斯堪的纳维亚地区,冬天是最容易看见银河的时期。

古代的亚美尼亚神话说,银河系是秆贼之路,讲的是一位神祗在偷窃麦秆之后,试图用木制的运货车逃离天堂,但在逃跑的时候掉落了一些麦秆,形成了以后的银河。

银河系中约有两千多亿颗恒星,但因为距离地球太远,我们无法用肉眼辨认出来。因星光与星际尘埃气体混在一起,所以看上去就像是一条烟雾笼罩着的光带。

银河系是一个中型恒星系,主要组成部分就是我们上面提及的银盘。银盘中心隆起的近似于球形的部分叫核球。核球区域中密度最高的地区成为银核。银盘的外围是一个范围更大、近于球状分布的系统,称为银晕。银晕外面有银冕,也大致呈球形。

银盘是银河系的物质密集部分,由恒星和大量的尘埃、气体组成,在我们的视觉上呈扁平圆盘状。银盘中的物质主要以恒星形式存在,聚集了颜色偏红的恒星形成区域,从而不断给星系的旋臂补充炽热的年轻蓝星,组成了许多疏散星团或称银河星团。目前已知的这类疏散星团大约有一千两百多个。小于银河系总质量10%的星际物质,也散布在银盘内。星际物质中的电离氢、分子氢、多种星际分子,以及10%的星际尘埃是造成星际消光的主要原因。银盘是银河系的主要组成部分,在银河系中能探测到的物质,90%都在银盘范围以内。

银盘直径约1 0万光年,厚2000光年,中心最厚,为l万光年,约向外逐渐变薄。总体来说,银盘非常薄,且银盘内有旋臂,是尘埃、气体和年轻恒星集中的地方。

太阳位于银盘内,因为太阳的存在,我们不容易识别银盘的最初面貌。为了探测银盘的结构,20世纪40年代,巴德和梅奥尔通过对旋涡星系M31(仙女座大星云)旋臂的研究,得出了旋臂天体的主要类型,并有针对性地在银河系中感测这几类天体,发现了太阳附近的三段平行臂。因星际的消光作用,光学观测不能看到银盘的总体面貌。但有证据显示,旋臂是星际气体集结的场所,对星际气体的探测能显示出旋臂结构,而且星际气体的2l厘米射电谱线能穿越星际尘埃的阻挡,几乎能观测到整个银河系。光学与射电观测的结果显示,银盘具有旋涡结构。

银心是星系中心凸出的部分,是一个很亮的球状,由高密度的恒星(主要是100亿年以上的老年红色恒星)组成,直径约为2万光年,厚1万光年。许多证据显示,在银心中心区域存在着一个巨大的黑洞,星系核活动十分剧烈。

银心除是一个几何点外,还有另外一层含义,指银河系的中心区域。太阳距离银心约3260光年。因为银心与太阳系之间充满了大量星际尘埃,所以在北半球无法用光学望远镜看到银心,射电天文和红外观测技术发展起来之后,人们才透过星际尘埃探测到银心的信息。

银盘周围包围着很大的银晕,其中散布着恒星和主要由老年恒星组成的球状星团,但恒星的密度很低。银晕直径约为98000光年。

有人认为,银晕外面还有一个巨大的呈球状的射电辐射区,称为银冕。银冕至少延伸到距银心三十二万光年远。

以上是美国太空网公布的芝加哥阿德勒天文馆用斯皮策太空望远镜拍摄而成的世界上最大的银河系全景图。这幅最新的银河系比例图由斯皮策太空望远镜所拍摄的80万张单个图像拼凑组合,像素25亿。这幅图长37米,两侧高度1米,中心位置高度2米,非常清晰地描绘了银河系中心区域的膨胀部分。美国加州理工学院斯皮策科学中心的罗伯特·赫特称,这幅图像可以覆盖接近一半的银河区域。

至于银河系是什么形状的,从我们所处的角度很难明确地判断。但随着科技的发展和探测手段的进步,在某种程度上克服了一定障碍,揭示了银河系一些令人意外的特征。

很长一段时间内,人们都认为银河系是一个典型的旋涡星系,与仙女座星系很相似。但最近的观测发现,银河系的中央核球稍带棒形,这说明银河系是一种棒旋星系。另外,银河系比较活跃,银核有强烈的宇宙射线辐射,在那里,恒星围绕着一个不可见的中心高速旋转。这表明,银河系的核心中存在着一个超大质量的黑洞。

因为超大质量黑洞的存在,银河系两个较矮小的邻居大麦哲伦星云和小麦哲伦星云中的尘埃和气体,在被不断地吸取。预计在一百亿年的时间内,银河系的这两个邻居就会完全被黑洞吞没,让它们消失在宇宙之中。

银河系之外还存在不可计数的星系,被称为河外星系。河外星系的发现可追溯至17世纪,那时人们陆续发现了一些朦胧的天体,称为“星云”。它们有的是气体,有的被认为与银河系相似,由许许多多恒星组成,但因距离地球太远,通过观测,无法分辨出朦胧天体是不是由大量恒星构成。那么,这些天体到底离我们有多远呢?比银河系近呢,还是比银河系远呢?

自1885年,人们在仙女座大星云里陆陆续续发现了许多新星,由此推断出仙女座星云不是一团反射光线的尘埃气体云,而一定是由许多恒星构成的系统,而且恒星的数目一定极大。因为只有这样,才有可能在仙女座大星云中发现那么多新星。假设这些新星最亮的亮度与银河系中找到的其他新星的亮度一样,那么,仙女座大星云一定离我们非常遥远,且远远超出了银河系的范围。受科技水平的影响,测定的距离受到很大的争议。

20世纪20年代,美国天文学家哈勃根据在仙女座大星云中发现的“造父变星”的天体,计算出了星云的距离,最终肯定出它是银河系以外的天体系统,被称为“河外星系”。

河外星系由几十亿至几千亿颗恒星、星云和星际物质组成。目前发现的河外星系约有10亿个,据估计,河外星系的总数在干亿个以上。用小型望远镜观测,河外星系几乎与银河系的星云差不了多少,不能分辨清楚。而用大望远镜看,则能分辨出一颗颗恒星,形状也像是一个旋涡。仙女座星系就是位于仙女座的一个河外星系。

银河系与河外星系组成了天文学对于天体的最高称呼总星系。银河系只是总星系中一个非常普通的星系,是千亿星系家族中的一员,是无限宇宙中极小的一部分。

影响,测定的距离受到很大的争议。

20世纪20年代,美国天文学家哈勃根据在仙女座大星云中发现的“造父变星”的天体,计算出了星云的距离,最终肯定出它是银河系以外的天体系统,被称为“河外星系”。

河外星系由几十亿至几千亿颗恒星、星云和星际物质组成。目前发现的河外星系约有10亿个,据估计,河外星系的总数在干亿个以上。用小型望远镜观测,河外星系几乎与银河系的星云差不了多少,不能分辨清楚。而用大望远镜看,则能分辨出一颗颗恒星,形状也像是一个旋涡。仙女座星系就是位于仙女座的一个河外星系。

银河系与河外星系组成了天文学对于天体的最高称呼总星系。银河系只是总星系中一个非常普通的星系,是千亿星系家族中的一员,是无限宇宙中极小的一部分。