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阅读 14699 次 历史版本 1个 创建者:abc (2011/4/28 16:56:17)  最新编辑:霜.静静的 (2011/5/1 13:02:17)
银河系
 
银河系至少有500亿颗行星
银河系至少有500亿颗行星
 银河系,是地球太阳所在的星系。是一个由1,000至4,000多亿颗恒星(1–4×1011)、数千个星团星云组成的棒涡星系系统,它的直径约为100,000多光年,中心的厚度约为6,000多光年。太阳系属于这个庞大星系的恒星之一,而我们居住的地球则属于太阳系中的一个行星

  过去,银河系被认为与同处于本星系团仙女座大星系一样,都是旋涡星系,但最新研究指出银河系实际上为一棒旋星系。因为它像一条流淌在天上闪闪发光的河流一样,古称“银河”、“天河”、“天汉”。依据欧洲南天天文台的研究报告,估计银河系的年龄约为136亿岁(1.36×1010年),几乎与宇宙一样老。由天文学家Luca Pasquini, Piercarlo Bonifacio, Sofia Randich, Daniele Galli, and Raffaele G. Gratton.所组成的团队在2004年使用甚大望远镜的紫外线视觉矩阵光谱仪进行的研究,首度在球状星团NGC 6397的两颗恒星内发现了元素。这个发现让他们将第一代恒星与第二代恒星交替的时间往前推进了2至3亿年,因而估计球状星团的年龄在134±8亿岁,因此银河系的年龄不会低于136±8亿岁。

    1750年,英国天文学家赖特(Wright)发表了《宇宙的新理论》一书。他根据银河状况,推测恒星系统的空间分布不是在所有方向都对称的,很可能是扁平的,银河可能是这个扁平的恒星体系在长轴方向的星群密集外观。这是最早认识银河和银河系的人。最早通过天文观测研究恒星体系,是著名英国天文学家威廉·赫歇耳,他总结了上述几位天文学家的推想。1785年,根据自己对恒星的观测统计,绘出一幅扁平状的银河系形体,并认为太阳系居于银河系中心区。这是第一个证实了比太阳系更高一层次的巨型天体系统的存在,具有划时代的意义。

  1918年,美国著名天文学家沙普利用4年时间的观测和研究,提出太阳系不在银河系中心,而是在银河系的边缘。银河系的中心应在人马座方向。1926年,瑞典天文学家林得布拉德(Lindblad)在详细研究了恒星视运动的基础上,分析出银河系也在自转,把对银河系的认识大大向前推进了一步。1927年,荷兰天文学家奥尔特(Oort)证明我们所在的巨大的恒星系统──银河系确实在绕中心自转,同时说明银河系的整体不是固体。因此,越靠近中心,自转越快,银河系边缘自转缓慢。



2009.12.5 最新发表的银河系全景图

银河系的结构 

  
正面的银河系有四条美丽的旋臂(银河系的结构)
正面的银河系有四条美丽的旋臂(银河系的结构)
  银河系的总体结构是:银河系物质的主要部分组成一个薄薄的圆盘,叫做银盘,银盘中心隆起的近似于球形的部分叫核球。在核球区域恒星高度密集,其中心有一个很小的致密区,称银核。银盘外面是一个范围更大、近于球状分布的系统,其中物质密度比银盘中低得多,叫作银晕。银晕外面还有银冕,它的物质分布大致也呈球形。

  观测到的银河旋臂结构2005年,银河系被发现以哈柏分类来区分应该是一个巨大的棒旋星系SBc(旋臂宽松的棒旋星系),总质量大约是太阳质量的6,000亿至30,000亿倍。有大约1,000亿颗恒星。

  从80年代开始,天文学家才怀疑银河是一个棒旋星系而不是一个普通的螺旋星系。2005年,斯必泽空间望远镜证实了这项怀疑,还确认了在银河的核心的棒状结构与预期的还大。

  银河的盘面估计直径为98,000光年,太阳至银河中心的距离大约是28,000光年,盘面在中心向外凸起。

  银河的中心有巨大的质量和紧密的结构,因此强烈怀疑它有超重质量黑洞,因为已经有许多星系被相信有超重质量黑洞在核心。

 
银河系结构图
银河系结构图
 就像许多典型的星系一样,环绕银河系中心的天体,在轨道上的速度并不由与中心的距离和银河质量的分布来决定。在离开了核心凸起或是在外围,恒星的典型速度是每秒钟210~240公里之间。因此这星恒星绕行银河的周期只与轨道的长度有关,这与太阳系不同,在太阳系,距离不同就有不同的轨道速度对应著。

  银河的棒状结构长约27,000光年,以44±10度的角度横亘在太阳与银河中心之间,他主要由红色的恒星组成,相信都是年老的恒星。

  被观察到与推论的银河旋臂结构每一条旋臂都给予一个数字对应(像所有旋涡星系的旋臂),大约可以分出100段。相信有四条主要的旋臂起源自银河的核心,它们的名称如下:  

  2 and 8 - 3kpc 和 英仙臂
  3 and 7 - 距尺臂 和 天鹅臂 (与最近发现的延伸在一起 - 6)
  4 and 10 - 南十字座 和 盾牌臂
  5 and 9 - 船底座 和 人马臂

  至少还有两个小旋臂或分支,包括:
  11 - 猎户臂 (包含太阳和太阳系在内 - 12)

  最新研究发现银河系可能只有两条主要旋臂,人马臂和矩尺臂绝大部分是气体,只有少量恒星点缀其中。

 
观测到的银河旋臂结构
观测到的银河旋臂结构
 谷德带(本星团)是从猎户臂一端伸展出去的一条亮星集中的带,主要成员是B2~B5型星 。也有一些O型星 ,弥漫星云和几个星协,最靠近的OB星协是天蝎-半人马星协,距离太阳大约400光年。

  在主要的旋臂外侧是外环或称为麒麟座环,这是天文学家布赖恩·颜尼 (Brian Yanny)和韩第·周·纽柏格(Heidi Jo Newberg)提出,是环绕在银河系外由恒星组成的环,其中包括在数十亿年前与其他星系作用诞生的恒星和气体。

  银河的盘面被一个球状的银晕包围著,估计直径在250,000至400,000光年。.由于盘面上的气体和尘埃会吸收部份波长的电磁波,所以银晕的组成结构还不清楚。盘面(特别是旋臂)是恒星诞生的活跃区域,但是银晕中没有这些活动,疏散星团也主要出现在盘面上。

  一般认为,银河系中的恒星多为双星或聚星。而2006年新的发现认为,银河系的主序星中2/3都是单星。

  银河中大部分的质量是暗物质,形成的暗银晕估计有6,000亿至3兆个太阳质量,以银核为中心被聚集著。

  新的发现使我们对银河结构与维度的认识有所增加,比早先经由仙女座星系(M31)的盘面所获得的更多。最近新发现的证据,证实外环是由天鹅臂延伸出去的,明确的支持银河盘面向外延伸的可能性。人马座矮椭球星系的发现,与在环绕著银极的轨道上的星系碎片,说明了他因为与银河的交互作用而被扯碎。同样的,大犬座矮星系也因为与银河的交互作用,使得残骸在盘面上环绕著银河。

  在2006年1月9日, Mario Juric和普林斯顿大学的一些人宣布,史隆数位巡天在北半球的天空中发现一片巨大的云气结构(横跨约5,000个满月大小的区域)位在银河之内,但似乎不合于目前所有的银河模型。他将一些恒星汇聚在垂直于旋臂所在盘面的垂在线,可能的解释是小的矮星系与银河合并的结果。这个结构位于室女座的方向上,距离约30,000光年,暂时被称为室女恒星喷流。

  在2006年5月9日, Daniel Zucker 和 Vasily Belokurov宣布史隆数位巡天在猎犬座和牧夫座又发现了两个矮星系。

银盘


  银盘(Galactic disk):银河系中,由恒星、尘埃和气体组成的扁平盘。

  银河系的物质密集部分组成一个圆盘,称为银盘。银盘中心隆起的球状部分称核球。核球中心有一个很小的致密区,称银核。银盘外面范围更大、近于球状分布的系统,称为银晕,其中的物质密度比银盘的低得多。银晕外面还有物质密度更低的部分,称银冕,也大致呈球形。银盘直径约25千秒差距,厚1~2秒差距,自中心向边缘逐渐变薄,太阳位于银盘内,离银心约8.5千秒差距,在银道面以北约8秒差距处 。银盘内有旋臂,这是气体、尘埃和年轻恒星集中的地方。银盘主要由星族Ⅰ天体组成,如G~K型主序星、巨星、新星 、行星状星云、天琴RR变星、长周期变星、半规则变星等。核球是银河系中心恒星密集的区域 ,近似于球形 ,直径约4千秒差距,结构复杂。核球主要由星族Ⅱ天体组成,也有少量星族Ⅰ天体。核球的中心部分是 银 核 。它发出很强的射电、红外、X射线和γ射线 。其性质尚不清楚 ,可能包含一个黑洞。银晕主要由晕星族天体,如亚矮星、贫金属星、球状星团等组成,没有年轻的O、B型星,有少量气体。银晕中物质密度远低于银盘。银晕长轴直径约30千秒差距 ,年龄约1010年,质量还不十分清楚。在银晕的恒星分布区以外的银冕是一个大致呈球形的射电辐射区,其性质了解得甚少。

  1785 年, F.W.赫歇尔第一个研究了银河系结构 。他用恒星计数方法得出银河系恒星分布为扁盘状、太阳位于盘面中心的结论。1918年,H.沙普利研究球状星团的空间分布 ,建立了银河系透镜形模型,太阳不在中心。到了20世纪20年代,沙普利模型得到公认。但由于未计入星际消光,沙普利模型的数值不准确 。研究银 河系结构传统上是用光学方法,但光学方法有一定的局限性。近几十年来发展起来的射电方法和红外技术成为研究银河系结构的强有力的工具。在沙普利模型的基础上,对银河系的结构已有了较深刻的了解。   银盘是银河系的主要组成部分,在银河系中可探测到的物质中,有九成都在银盘范围以内。银盘外形如薄透镜,以轴对称形式分布于银心周围,其中心厚度约1万光年,不过这是微微凸起的核球的厚度,银盘本身的厚度只有2000光年,直径近10万光年,可见总体上说银盘非常薄。

  除了1000秒差距范围内的银核绕银心作刚体转动外,银盘的其他部分都绕银心作较差转动,即离银心越远转得越慢。银盘中的物质主要以恒星形式存在,占银河系总质量不到10%的星际物质,绝大部分也散布在银盘内。星际物质中,除含有电离氢、分子氢及多种星际分子外,还有10%的星际尘埃,这些直径在1微米左右的固态微粒是造成星际消光的主要原因,它们大都集中在银道面附近。

  由于太阳位于银盘内,所以我们不容易认识银盘的起初面貌。为了探明银盘的结构,根据本世纪40年代巴德和梅奥尔对旋涡星系M31(仙女座大星云)旋臂的研究得出旋臂天体的主要类型,进而在银河系内普查这几类天体,发现了太阳附近的三段平行臂。由于星际消光作用,光学观测无法得出银盘的总体面貌。有证据表明,旋臂是星际气体集结的场所,因而对星际气体的探测就能显示出旋臂结构,而星际气体的21厘米射电谱线不受星际尘埃阻挡,几乎可达整个银河系。光学与射电观测结果都表明,银盘确实具有旋涡结构。

银心


  星系的中心凸出部分,是一个很亮的球状,直径约为两万光年,厚一万光年,这个区域由高密度的恒 星组成,主要是年龄大约在一百亿年以上老年的红色恒星,很多证据表明,在中心区域存在着一个巨大的黑洞,星系核的活动十分剧烈。银河系的中心﹐即银河系的自转轴与银道面的交点。

  银心在人马座方向,1950年历元坐标为:赤经174229﹐赤纬 -28°5918。银心除作为一个几何点外,它的另一含义是指银河系的中心区域。太阳距银心约10千秒差距,位于银道面以北约8秒差距。银心与太阳系之间充斥著大量的星际尘埃,所以在北半球用光学望远镜难以在可见光波段看到银心。射电天文和红外观测技术兴起以后,人们才能透过星际尘埃,在2微米到73厘米波段,探测到银心的信息。中性氢21厘米谱线的观测揭示,在距银心4千秒差距处o有氢流膨胀臂,即所谓“三千秒差距臂”(最初将距离误定为3千秒差距,后虽订正为4千秒差距,但仍沿用旧名)。大约有 1,000万个太阳质量的中性氢,以每秒53公里的速度涌向太阳系方向。在银心另一侧,有大体同等质量的中性氢膨胀臂,以每秒135公里的速度离银心而去。它们应是1,000万至1,500万年前,以不对称方式从银心抛射出来的。在距银心 300秒差距的天区内,有一个绕银心快速旋转的氢气盘,以每秒70~140公里的速度向外膨胀。盘内有平均直径为 30秒差距的氢分子云。

  在距银心70秒差距处,则有激烈扰动的电离氢区,也以高速向外扩张。现已得知,不仅大量气体从银心外涌,而且银心处还有一强射电源,即人马座A,它发出强烈的同步加速辐射。甚长基线干涉仪的探测表明,银心射电源的中心区很小﹐甚至小于10个天文单位,即不大于木星绕太阳的轨道。12.8微米的红外观测资料指出,直径为1秒差距的银核所拥有的质量,相当于几百万个太阳质量,其中约有100万个太阳质量是以恒星形式出现的。腥巳衔?o银心区有一个大质量致密核,或许是一个黑洞。流入致密核心吸积盘的相对论性电子,在强磁场中加速,于是产生同步加速辐射。银心气体的运动状态﹑银心强射电源以及有强烈核心活动的特殊星系(如塞佛特星系)的存在,使我们认为:在星系包括银河系的演化史上,曾有过核心激扰活动,这种活动至今尚未停息。

银晕


  银河晕轮弥散在银盘周围的一个球形区域内,银晕直径约为九万八千光年,这里恒星的密度很低,分布着一些由老年恒星组成的球状星团,有人认为,在银晕外面还存在着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一百千秒差距或三十二万光年远。

  银河系是一个透镜形的系统,直径约为25千秒差距,厚约为1~2千秒差距。它的主体称为银盘。高光度星、银河星团和银河星云组成旋涡结构迭加在银盘上。银河系中心为一大质量核球,长轴长4~5千秒差距,厚4千秒差距。银河系为直径约30千秒差距的银晕笼罩。银晕中最亮的成员是球状星团。银河系的质量为1.4×1011太阳质量,其中恒星约占90%,气体和尘埃组成的星际物质约占10%。 银河系整体作较差自转。太阳在银道面以北约8秒差距处距银心约10千秒差距,以每秒250公里速度绕银心运转,2.5亿年转一周。太阳附近物质(恒 星和星际物质)的总密度约为0.13太阳质量/秒差距3或 8.8×10-24克/厘米3。银河系是一个Sb或Sc型旋涡星系, 拥有一、二千亿颗恒星,为本星系群中除仙女星系外最大的巨星系。它的视绝对星等为Mv=-20.5。它以 1010年 的时间尺度演化。  银河系物质的主要部分组成一个薄薄的圆盘,叫做银盘。银盘中心隆起的近似于球形的部分叫核球,在核球区域恒星高度密集,中心有一个很小的致密区,称银核。银盘外面是一个范围更大、近于球状分布的系统,其中物质密度比银盘中低得多,叫作银晕。银晕外面还有银冕,它的物质分布大致也呈球形。



银河系中心(照片中心区域)和附近的人马座B2气体分子云(橘红色部分)

银河系的特征


  银河系是一个中间厚,边缘薄的扁平盘状体。他的主要部分称为银盘,呈漩涡状。

  它的总质量约有太阳的一万亿倍,直径约为十万光年,中央厚约1万光年,边缘厚约3000-6000光年。太阳约处于与银河系中心距离约27,700光年的位置。

  银盘外面是由稀疏的恒星和星际物质组成的球状体,称为银晕,直径约10万光年。
两条旋臂的银河系想象图

  1950 年代开始以电波观测银河系,可以发现有4条旋臂,分别是矩尺、人马-盾牌、半人马与英仙等主要旋臂。太阳位在介于半人马与英仙臂间的次旋臂:猎户臂中。旋臂主要由星际物质构成。但最新的研究显示,根据NASA斯皮策空间望远镜所摄 80 万张影像,1.1 亿颗恒星的最新测绘统计发现,银河系可能只有两条旋臂。人马臂和矩尺臂绝大部分是气体,只有少量恒星点缀其中。

  银河系也有自转。太阳系以每秒250千米速度围绕银河中心旋转,旋转一周约2.2亿年。

  银河系有两个伴星系:大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。

  与银河系相对的称之为河外星系。

  一般认为,银河系中的恒星多为双星或聚星。而2006年新的发现认为,银河系的主序星中2/3都是单星。

如何确定太阳系在银河系中的位置


  天文学家们采取多种方式确定太阳系在银河系中的位置。人们只要抬头看一看夜空,就可以看到银河系的大致形状,它像是一条暗淡的光带横亘在天空。这条光带的宽度约为15度,星星比较均匀地分布在光带的两侧。这表明银河系是扁平的圆盘状,太阳系位于圆盘近似平面的某处。如果银河系不是扁平的圆盘状,它看上去就会不同。比如说,如果银河系呈球状,我们看到的银河系就不会是窄窄的一条光带,而是布满了整个天空。如果我们的位置大大高于或低于圆盘平面,我们就不会看到银河系像光带一样横亘在天空--天空就会显得一半亮一半暗。通过测定我们能够看到的所有星星的距离,可以进一步确定太阳系在银河系中的位置。本世纪初,美国天文学家沙普利发现巨大的球状星团分布在以人马星座为中心的一个直径约10万光年的球形范围内。他得出的结论是:这个中心也是银河系的中心,因此银河系看上去像是镶在球状星云中的一个扁平圆盘。
  
  75年来,科学家通过射电天文学、光学天文学、红外天文学,甚至X射线天文学等各种技术手段,更精确地测定了银河系螺旋型两翼、气体云、尘埃云、分子云等位置。现代研究得出的基本结论是:我们的太阳系位于银河系螺旋翼内侧的边缘,距离银河系中心大约2.5万光年。

银河系研究年表


  1750年—英国天文学家赖特(Wright Thomas)认为银河系是扁平的。

  1755年—德国哲学家康德提出了恒星和银河之间可能会组成一个巨大的天体系统;随后的德国数学家郎伯特(Lambert Johann heinrich)也提出了类似的假设。

  1785年—英国天文学家威廉·赫歇耳用“数星星”的方法绘制了一张银河图,在赫歇耳的银河图里,银河系是偏平的,被群星环绕,其长度为7000光年,宽1400光年。我们的太阳处在银河系的中心,这是人类建立的第一个银河系模型,它虽然很不完善,但使人类的视野从太阳系扩展到银河系广袤的恒星世界中。

  1845年—罗斯勋爵发现第一个漩涡星系M51。

  1852年—美国天文学家史帝芬.亚历山大声称银河系是一个漩涡星系,却拿不出证据加以证明。

  1869年—英国天文学作家理查.普洛托克提出相同的见解,但一样无法证实。

  1900年—荷兰天文学作家科内利斯.伊斯顿公布银河系漩涡结构图,然而旋臂及银心都画错了。

  1913年—科内利斯.伊斯顿再度公布错误的银河系漩涡结构图。

  1917年,美国天文学家沙普利(Harlow Shapley)用威尔逊山天文台的2.5米反射望远镜研究当时已知的100个球状星团,通过观测其中的造父变星来确定这些球状星团的距离。他发现其中有1/3位于人马座内,其余的则基本上位于以人马座为中心的半个天球上。他认为球状星团分布的这种表面上的不称性,正是由于太阳不在银河系中心所造成的,提出太阳系应该位于银河系的边缘。

  1922~1924年哈勃发现,星云并非都在银河系内。哈勃在分析M31仙女座大星云一批造父变星的亮度以后断定,这些造父变星和它们所在的星云距离我们远达几十万光年,因而一定位于银河系外。这项于1924年公布的发现使天文学家不得不改变对宇宙的看法。

  1926年—瑞典天文学家林得·布拉德(Lindblad Bertil)分析出银河系也在自转。

  1927年,荷兰天文学家奥尔特定量地测出了银河系的较差自转,进一步证明太阳确实不在银河系中心。 恒星围绕银心旋转就像行星围绕太阳一样,并且距银心近的恒星运动得快,距离远的运动得慢。他算出太阳绕银心的公转速度为每秒220 公里,绕银心一周要花2.5 亿年。简·奥尔特证实了银河系是个漩涡星系,而且各旋臂越缠越紧。他还发现在银河系中心,气体云向外移动。

  1929年—荷兰天文学家巴特.博克计画使用恒星计数法探测银河系的结构,十多年后宣告失败。

  1931年—巴德于威尔逊山天文台工作,并开始发展星族的概念。巴德发现在仙女座大星云中,OB型超巨星只出现在旋臂中,因此建议测量银河系中OB型恒星的距离,但是这类恒星大多远在一千光年之外,无法用视差法测距。

  1943年—威廉.摩根(William Morgan)与光谱学家飞利浦.基南共同发表一套完整的光谱图集来描述各种不同光谱型和光度级的恒星之光谱特征,称为MK(摩根—基南)分类系统。

  1947年—利用MK系统来描绘银河系的旋臂。

  1950年—用49个OB型单星及三个OB型星群的距离,无法显现出清楚的旋臂结构。同时受到巴德的启发改而观测描绘银河系中的HII区,并用位于其中的OB型星来定出距离。通过电波观测,发现银河系的星际空间存在着大量气体,尤其是中性氢,它们几乎遍布整个银河系,这些气体发射波长为21厘米的电波。当人们弄清楚了这些中性氢气云在银河系中的分布后,他们便推测了银河系的大致形状,认为那是一个旋窝星系。电离氢区(HII regions)和中性氢区(HI regions)以氢为主要成分的星际气体云,若星云附近有OB型炽热恒星,则中性氢会被恒星的紫外辐射电离,形成HII区,温度达到104K。中性氢原子从最低能态变为电离状态须经波长短于912埃的紫外线照射。此外,当星际云之间的密度非常低时,中性氢原子在宇宙线的作用下也会电离。电子和质子一旦分开,就不容易再复合,从而也会形成HII区。在距激发星10~100秒差距(视星云中氢原子的密度而定)以外,使氢电离的高能光子会迅速减少,HII区就过渡到HI区。事实上大部分气体云都处于中性氢状态,HI区的温度一般在100K以下。观测银河系旋臂的中性氢原子数密度约为每立方厘米1~10个,旋臂之间约为每立方厘米0.1个。估计中性氢的质量占银河系总质量的1.4~7%。由HII区过渡到HI区,氢的电离度下降得很快,过渡区的厚度取决于星云气体的密度,而同激发星的性质和HII区的半径无关。至于HII区的大小则取决于激发星的温度和星云气体的密度。观测HI区和HII区所用的方法不同。前者只能用无线电方法观测氢原子发出的中性氢21厘米谱线,而后者除可观测无线电波外,还可以观测可见光波段的发射线和吸收线。

  1951年—科学家首次发现银河系有3条旋臂。将HII区的位置画在银河系图上,揭示了两个旋臂,分别是猎户臂及英仙臂,并在同年美国天文学会年会上发表,证明了银河系属于漩涡星系型态。

  1964年—美籍华裔科学家林家翘与徐遐生提出旋涡星系螺旋臂的维持密度波理论,初步解释了旋臂的稳定性,他们建议螺旋臂只是螺旋密度波的显示。他们假设恒星在细长的椭圆轨道上并且原来的轨道方向是互有关联的,也就是说,椭圆以很平顺的方式随着与核心距离的增加逐渐改变了他们的方向。这就是图中所说明的,很清楚的观察到椭圆轨道在某些区域紧密结合在一起的”现象”就是螺旋臂。因此恒星并不是永远保持在我们现在所看见的位置,他们只是在轨道上移动时经过螺旋臂。二择一的另一个被推荐的假说是星系的运动造成恒星陷入波浪中,因为形成时最亮的恒星也会最快死亡,便会在波的后方形成黑暗的区域,因而使得波被看见。

  二十世纪七八十年代,人们探测银河系一氧化碳分子的分布,又发现了第四条旋臂,它跨越狐狸座和天鹅座。

  1976 年,两位法国天文学家绘制出这四条旋臂在银河系中的位置,分别是圆规座旋臂、盾牌座-半人马座旋臂、人马座旋臂和英仙座旋臂

  1971年英国天文学家林登·贝尔和马丁·内斯分析了银河系中心区的红外观测和其他性质,指出银河系中心的能源应是一个黑洞。

  1982年—美国天文学家贾纳斯和艾德勒完成对银河系434 个银河星图的图表绘制,发表了每个星团的距离和年龄数字。他们发现,银河系并没有旋涡结构,而只是一小段一小段地零散旋臂,漩涡只是一种“幻影”,这里因为银河系各处产生的恒星总是沿银河系旋转方向形成一种“串珠”。而不断产生的新恒星连续地显现着涡旋的幻影。

  1989年—太阳离银心到底有多远?这个所谓的“银心距”,对于银河系来说,是个基本的和重要的参数。自1918年以后的70来年间,一直有人根据球状星团的空间分布等方式进行探讨。许多人设法运用不同的方式研究。科学家们得出的数值不相同,最小为22800光年,最大为27700光年。1989年得出的结果是24400光年,上下可能各有3000光年的误差。照这样说来,太阳和太阳系天体都在银河系中比较靠近中间的地方。

  2004年—天文学家使用甚大望远镜(VLT)的紫外线视觉矩阵光谱仪进行的研究,首度在球状星团NGC 6397的两颗恒星内发现了铍元素。这个发现让他们将第一代恒星与第二代恒星交替的时间往前推进了2至3亿年,因而估计球状星团的年龄在134±8亿岁,因此银河系的年龄不会低于136±8亿岁。

  2005年—科学家用斯皮策(史匹哲)红外太空望远镜对银河系中心进行了一次全景式扫描,他们分析了扫描得到的数据后认为,银河系的中心是一个棒状结构。天文学家说,这个棒状体长约2.7万光年,比早先的猜测长7000光年,它所指的方向相对于太阳和银心连线之间的夹角约为45度。这一研究成果证实了早先人们对银河系形状的猜想:银河系不是一个简单的旋涡星系,而是一个有棒状星核的SBc棒旋星系(旋臂宽松的棒旋星系),总质量大约是太阳质量的6,000亿至30,000亿倍。, 有大约1,000亿颗恒星。银河的盘面估计直径为100,000光年,太阳至银河中心的距离大约是26,000光年,盘面在中心向外凸起。

  2006年—银河系银晕的外面还有一个范围更大的物质分布区——暗晕,那是近年来科学家们十分关注的地方,因为暗晕中可能存在着大量的暗物质。2006年1月,科学家宣布说,他们已证实银河系发生了弯曲变形,而导致其变形的力量来自环绕其外围的暗物质激荡。科学家解释说,暗物质虽然看不见,但它们的质量可能是银河系中可见物质的20倍,所以对银河系中天体的影响是不可小视的。

  2008年—另外一个另人关注的问题是“人马座A*(Sagittarius A*)”:一个让人困惑多年的位于银心的射电发射源。天文学家一直怀疑那是存在于银河系中心的巨大黑洞,但始终没得到确凿的证实。2008年,科学家宣布说,他们通过观测证实银心中的确存在着黑洞。科学家花了16年时间在智利的欧洲南方天文台追踪围绕银心运行的28颗恒星,从而证实了黑洞的存在,因为黑洞影响着这些恒星的运行。探测表明,这个名为“人马座A*”的巨型黑洞,其质量是太阳的400万倍,距离地球大约2.7万光年。

  2008年—最新的研究表明,银河系只有两条主旋臂,这两条主旋臂就是英仙座旋臂和盾牌座-半人马座旋臂,它们都与银河系核球中心的恒星棒连接着。这一认识来自2008年6月3日公布的一幅由斯皮策(史匹哲)红外太空望远镜拍摄的银河系照片,这是人类迄今为止拍摄到的最为详细也是最大的一幅银河系照片,它由80万张图片组合而成,全长达55米,分辨率比此前最为清晰的银河系照片高100倍。在这幅图片的帮助下,科学家对银河系进行了恒星计数,他们在计数后认为银河系只两条主要旋臂。在依据此项研究绘制的银河全图上,人们看到两条源于核球的主旋臂,太阳依然位于银河系接近边缘的地方,它的具体位置是猎户座旋臂的内侧,这是一条小旋臂,处于人马座臂和英仙座臂之间。 人马臂和矩尺臂绝大部分是气体,只有少量恒星点缀其中。

关于银河系的文化传说


  中国古代文化视银河为天河,把注意力扩大到河东和河西的牛郎织女两个星座,想象编造出牛郎织女爱情的故事。那么美好的爱情,中间偏偏出现个天帝,从中作梗,女子们没有力量反抗,只好通过鹊桥相会和“乞巧”的方式,获得精神上的寄托和安慰,东方文化就这样委婉含蓄。

  唐朝顾况的《宫词》中便有一句“水晶帘卷近秋河”,这里的“秋河”说的就是银河。再如李商隐的《嫦娥》中有“长河渐落晓星沉”。

  古希腊人如我国先人一样把天上的这条光带描述为“河”:The night sky gave a big hint, in the form of a lovely pale band of light that cut across the heavens like a river(仰望夜空,有一条瑰丽的光带依稀可见,它宛如一条河,将整个苍穹分割为二)。因为天上的这条河环绕整个天球,在纪元前六世纪,希腊人最初称之为Galaxias Kyklos 或Kyklos Galaktikos (Milky Circle,奶色之环,通译“银环”)。后来接受了希腊文明的罗马人改称之为Via Lactea (Milky Way,奶色之路),现代西方语言,如英、法、德、俄,均译自拉丁文Via Lactea。 顺便提及,与the Milky Way同义的Galaxy(首字母大写)后来作为天文学术语保留下来,其他星系叫做galaxies(首字母小写)。

  英语中称呼银河一般有两种说法,一是galaxy,这个词还可指“星系”,比较正式。另一个说法就是the Milky Way,这种说法来自一个希腊神话。

  英文milky way与 galaxy首次出现于1384年前后。前者是源自拉丁文Via Lactea 借义外来语,而Via Lactea译自希腊文Galaxias Kyklos,改环(Kyklos)为路(Via)。后者是源自希腊文galaxias的借形外来语,至1848年开始用作天文学术语。世界各地有许多创造天地的神话围绕著银河系发展出来。很特别的是,在希腊就有两个相似的希腊神话故事在解释银河是怎么来的。有些神话将银河和星座结合在一起,认为成群牛只的乳液将深蓝色的天空染白了。在东亚,人们相信在天空中群星间的雾状带是银色的河流,也就是我们所说的天河。

  Akashaganga是印度人给银河的名称,意思是天上的恒河。

  依据希腊神话,银河是赫拉在发现宙斯以欺骗的手法诱使他去喂食年幼的赫尔克里斯因而溅洒在天空中的奶汁。另一种说法则是赫耳墨斯偷偷的将赫尔克里斯带去奥林匹斯山,趁著赫拉沉睡时偷吸他的奶汁,而有一些奶汁被射入天空,于是形成了银河。

  希腊神话传说,宙斯(Zeus)是希腊众神庙里的主神,即神上之神,跟玉皇大帝有一比。宙斯的妻子就是他的妹妹赫拉(Hera),赫拉是司理妇女和婚嫁之神,是众女神之神,地位相当于王母娘娘了。赫拉的奶汁和唐僧肉具有相同的效力,谁吮吸了她的奶汁,便会长生不老。宙斯是个不安分的神,暗地里和有夫之妇阿尔克墨涅(Alcmene)私通,生下了赫拉克勒斯( Hercules)。宙斯希望赫拉克勒斯将来能长生不老,就偷偷地把赫拉克勒斯放在睡着的赫拉身旁,让赫拉克勒斯吮吸赫拉的奶汁,谁知赫拉克勒斯吮吸太猛,惊醒了赫拉,她发现吃奶的不是自己的儿子,便一把把孩子推开。可是她用力太猛,奶汁直喷到了天上,便成了Milk Way(奶路),见油画The Origin of the Milky Way(1575-1580),此画出自意大利文艺复兴时期著名画家Tintoretto之手。后来,西方人便把银河想象成赫拉的奶水,称之为the Milky Way。

  在芬兰神话中,银河被称为鸟的小径,因为它们注意到候鸟在向南方迁徙时,是靠著银河来指引的,它们也认为银河才是鸟真正的居所。现在,科学家已经证实了这项观测是正确的,候鸟确实在依靠银河来引导,在冬天才能到温暖的南方陆地居住。即使在今天,芬兰语中的银河依然使用Linnunrata这个字。

  在瑞典,银河系被认为是冬天之路,因为在斯堪的纳维亚地区,冬天的银河是一年中最容易被看见的。

  古代的亚美尼亚神话称银河系为麦秆贼之路,叙述有一位神祇在偷窃麦秆之后,企图用一辆木制的运货车逃离天堂,但在路途中掉落了一些麦秆。

探索发现


人类首次在银河系发现系外行星


  据英国BBC网站2010年11月18日报道,最近据天文学家在银河系中第一次发现了一颗起源于银河系外的行星。据称,这颗行星与木星非常相似,它所在的恒星系曾属于一个矮星系。形成这个矮星系的恒星被命名为HIP 13044,它已近“风烛残年”,距地球约2000光年。在学术杂志《科学》中有文章提到,这个矮星系最终已被我们的银河系所吞噬。这一发现是天文学家在智利通过望远镜观察到的。

银河系发现至少五个“地球”


  浩瀚宇宙中,究竟是否有与人类类似的生命存在?人类及地球在宇宙中究竟处于什么样的位置?美国航天局的科学家对银河系首次“行星人口普查”的初步推断,再次激起了人类对宇宙求索的兴趣。

  2月19日,在华盛顿举行的美国科学促进会年会上,来自美国航天局的科学家宣布了令人惊异的结论:银河系至少有500亿颗行星存在,其中至少5亿颗行星处于“既不太冷也不太热”的地带,有生命存在的可能。

  长期以来,科学家一直都在致力于探索地球以外的行星世界,开普勒太空望远镜的发明与应用,则把这一梦想变成了现实。2009年5月至9月间,开普勒太空望远镜对银河系15.6万颗恒星进行搜索,对银河系行星进行首次“人口普查”。当有行星经过恒星时,开普勒将观察记录到恒星亮度有微量减弱。由于这种情况一年只发生一次,科学家们需要3年的数据才能最终确认围绕与太阳类似的恒星运行的行星的存在并确定其位置。开普勒这次行星普查的主要使命并不是要弄清每一颗行星的具体状况,而是要让天文学家对银河系究竟有多少行星、特别是有多少像地球一样适宜人类居住的行星有初步的感觉。

  初步研究发现,银河系恒星中,至少每两颗恒星中就有一颗拥有行星,每200颗恒星中就有一颗恒星拥有的行星位于“宜居带”。科学家目前发现了1235颗候选行星,其中68颗与地球大小相似,288颗远远大于地球。在54个可能适宜人类居的行星中,5个可能与地球大小类似,所环绕运行的恒星与太阳相比,体积要小,温度较低,其中一些可能有月球环绕,并存在液态水。

  该项目首席科学家威廉·博鲁茨基在宣布这一结论时称,科学家们是根据已经观察到的行星出现的频率,得出全部行星的大致数字。目前关于银河系行星数量的推断可能还是“最保守的估计”,因为这些恒星可能有不止一个行星,开普勒目前进行的搜索也未能顾及那些远离恒星的行星。他举例说,如果开普勒从距离地球1000光年远的地方遥望太阳,它能注意到金星划过夜空,但只有1/8的机会看到地球。他表示,开普勒目前搜索的范围只占茫茫夜空的1/400,在如此小的区域内却发现如此众多的候选行星,使我们禁不住认为,我们生活的银河系中还有多少行星在环绕着类似太阳的恒星轨道上运行?

  天文学家史蒂文·麦兰认为,这些关于银河系行星数量的科学推断说明,用数以百亿形容银河系是准确的。而这仅仅是人类目前生活的银河系,科学家们认为宇宙中存在1000亿个银河系。而银河系中究竟有多少类似太阳的恒星存在还无定论。多年来,科学家们倾向认为银河系有1000亿颗恒星,但去年,一名耶鲁科学家认为,这一数字接近3000亿。

  既然可能有适宜人居的行星,科学家的新发现必然引发人们对宇宙中存在其他生命存在的联想。随之而来的问题是:“外星人”为什么至今没有造访地球?发布会现场,博鲁茨基感到很遗憾,因为这是一个他和同事们目前都不知道答案的问题。但他表示,太多的未知正是人类太空探索的动力所在,这一探索的意义,将使人类对自己在宇宙中的地位有进一步的认识。

  北京天文馆馆长朱进在接受本报记者电话采访时指出,寻找太阳系外生命特别是高等智慧生物,是人类一个永恒的话题。开普勒望远镜的发现在这方面取得了重要进展,发现了大量系外行星,其中许多行星的大小同地球接近,同其恒星的位置和地球与太阳的位置近似,处于“宜居地带”。有了适宜的环境,就有可能存在生命,虽然其生命形式未必同地球生命相同。朱进说,在开普勒望远镜发现的基础上,我们还需要更多的后期观测,比如在条件成熟后给某个特定行星拍摄大气光谱,了解行星表面的大气情况,这样更有助于判断生命的存在。他说,系外行星探索已成为天文学的一个热门课题,天文观测手段的发展将带来更多有趣的发现。(来源:人民网-《人民日报》 本报驻美国记者 马小宁 本报记者 管克江 2011年02月21日)


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  • 206.208.187.*在 2011/6/19 23:55:55 发表
  • What a joy to find such clear tinhking. Thanks for posting!
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