你知道的银河系的面貌
银河系是什么样子?很多人脑海里可能立刻浮现出了这样的图像:一个旋涡状椭圆盘形星系,由无数闪耀着光芒的恒星组成。银河系拥有四条清晰对称的旋臂,而太阳系就位于其中的猎户座旋臂上。为什么我们会对银河系有这样的印象呢?那当然因为我们看到的银河系的“照片”都是这样。
但事实上,那些让我们觉得“银河系就是这个样子”的图片,并不是真实拍摄的,而是天文学家画出来的。
当然,这绝对不是凭想象瞎画的,而是根据百年来天文学家反复对银河系全貌进行的探索,确认银河系就是这样一个漩涡星系,只是每个人画出来的银河系细节都不尽相同。
银河系扁平说站不住脚威廉赫歇尔是第一个尝试描述银河系全貌的天文学家,他利用自己亲手制作的反射望远镜进行了恒星计数的实验。
并且估测恒星和太阳之间的距离,把他们的相对位置画出来。
他按照这个想法画出来的银河系,一点不像漩涡的样子,反而像一块未经修剪的羊皮,因此提出了银河系是扁平状的假说。
可这个假说并没有得到更多的理论支撑。
借助仙女座星系推测银河系全貌不识庐山真面目,只缘身在此山中。
科学家们逐渐意识到,我们身处银河系中,实在很难窥见银河系的全貌。
如果我们想要拍摄到银河系的整体结构,就必须离开银河系数十万光年以外,但人类目前最先进的人造飞行器最多也只飞了220亿公里,连太阳系都无法离开。
那我们如何探寻银河系的本貌呢?天文学通常利用宇宙学原理将观察到的规律推广到更远的宇宙。
对于银河系来说,我们通过观察其他星系的特征,并将其应用到银河系上,从外部视角研究银河系的本质。
早在赫歇尔之前,就有天文学家发现了星云,一种夜空中除恒星外的云雾状物体。
星云的一部分是银河系内的气体云,一部分则是远处的星系。
但当时并不清楚星云的距离,无法确定它们是位于银河系内还是外部。
部分天文学家认为星云很可能是银河系外的星系。
其中最著名的就是哲学家康德,他直觉上认为具有旋涡结构的仙女座星云,应该是一个位于银河系之外的星系,进一步猜测我们的银河系也可能具有旋涡结构。
1923年,天文学家哈勃使用更大口径的望远镜观察仙女座星云,发现它不仅是一团云雾,还具有更精细的恒星结构。
后来在其中发现了造父变星,这是一种可用于测量距离的标准光源。
通过测量,确定了仙女座星云与地球的距离至少100万光年。
通过这个距离计算,发现仙女座星云的大小与当时已知的银河系相似,因此不可能是银河系内部的结构。
从此,仙女座星云改名为仙女座星系,并激发了天文学家们对银河系可能也具有旋涡结构的猜测。
在地球上观察地球所在的银河系,我们对许多现象无法更好的解释。
比如,尽管我们看到天空中有一条亮带构成的银河,但通过望远镜观察,我们发现它的物质密度并不均匀。
靠近人马座附近的银河密度明显高于其他地方,这个现象在以前很难解释。
现在有了外部视角,这一现象变得容易理解。
我们看到仙女座星系不仅呈现旋涡状,还类似一个厚度中央和较薄边缘的飞碟形状,中心密度较大,四周密度较小。
据此,我们推测银河系可能也是类似的结构,其中密度最大的地方很可能是星系的中心。
通过观测和计算,我们确定了银河系的中心大致位于人马座旁边。
天文学家还计算出太阳距离银心约为2.5万光年,其实太阳系的位置并不在银河系中心,而是在比较边缘的位置。
银河系的真实面貌可以轻易还原了吗?我们已经对银河系的整体轮廓有了一定了解,也知道了银心的位置,这样就更容易还原出它的真实面貌了吗?事实并非如此。
因为银河系中存在大量星际气体和尘埃,它们会阻挡恒星的光芒。
一旦被遮挡,光度观测和距离计算就会出现误差,尤其是在物质密度较大的区域更为明显。
只需看一张夜空中银河的照片,就会发现银河的中间部分应该是恒星更多、密度更大的地方,但偏偏越靠近中心越黑暗。
这是因为这部分星际气体和尘埃非常丰富,遮挡了恒星的光芒。
所以,原本我们预期会有更多观测数据的地方反而观测数据较少。
对银河系了解的越多,就越会发现人类在其中的渺小。
寄蜉蝣于天地之间,渺沧海之一粟。
星河的浪漫,不就在于它的神秘壮阔,还有包容着世界无数渺小的生命。
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