【原】10個(gè)事實(shí)，顛覆舊有認(rèn)知，帶你了解不一樣的銀河系

天文在線 2023-04-08 發(fā)布于云南

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圖解：這張帶注釋的藝術(shù)概念圖闡釋了我們迄今為止對(duì)宇宙結(jié)構(gòu)的理解。圖片來自：NASA

銀河系是一個(gè)巨大而有趣的地方。不僅它有長(zhǎng)達(dá)100,000–120,000光年之遙的直徑,更是人類的發(fā)源地——地球的家園。我們的太陽(yáng)系距離銀河系中心約27,000光年，位于由氣體與塵粒混雜而成的獵戶旋臂的內(nèi)緣。這里為讀者列出10條關(guān)于銀河系的事實(shí)（排名不分先后），這些事實(shí)中包含有一些關(guān)于銀河的額外信息，相信能給你留下深刻印象。

1.銀河系是彎曲的

旋渦星系有著與銀河系類似的翹曲。圖片來源：NASA

首先，銀河系呈盤狀，直徑約120,000 光年的圓盤，中心凸起直徑為12,000光年。正如上圖所展示的，這個(gè)圓盤遠(yuǎn)非完全平坦。實(shí)際上，它的形狀是彎曲的，天文學(xué)家認(rèn)為這是我們銀河系的兩個(gè)鄰居——大麥哲倫星云和小麥哲倫星云所造成的。

這兩個(gè)矮星系——是我們本星系群的一部分，可能圍繞著銀河系運(yùn)轉(zhuǎn)——仿佛是在上演銀河級(jí)拔河比賽一般，拉扯著我們銀河系中的暗物質(zhì)。這種拉扯會(huì)產(chǎn)生某種振蕩的頻率，從而對(duì)銀河系中含量巨大的氫氣產(chǎn)生拉拽。

2.銀河系擁有不能被直接觀測(cè)到的光暈

科學(xué)家認(rèn)為，我們星系90％的質(zhì)量都是由暗物質(zhì)所組成，這賦予了它一個(gè)神秘的光暈。這意味著所有的“亮物質(zhì)”——即我們用肉眼或望遠(yuǎn)鏡可見的物質(zhì)——占不到銀河系10％的。這種光暈不是傳統(tǒng)意義上我們?cè)诿枥L天使或觀察彗星時(shí)所認(rèn)為的那種光亮。

在這種情況下，光暈實(shí)際上是不可見的，但通過模擬銀河系怎樣在缺乏這種不可見質(zhì)量的情況下出現(xiàn)，以及我們銀河系盤內(nèi)的恒星繞銀心公轉(zhuǎn)的速度，已經(jīng)證明了該光暈的存在。

星系越重，它們公轉(zhuǎn)速度越快。假如星系僅由我們可見的物質(zhì)組成，那么旋轉(zhuǎn)速率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于我們觀察到的。因此，也就是說其余的質(zhì)量必定由難以捉摸的、無形的質(zhì)量組成——也就是“暗物質(zhì)”——或僅與“正常物質(zhì)”之間具有相互作用力的物質(zhì)。

3.銀河系擁有超過2000億顆恒星

眾星系之中，銀河系屬于中量級(jí)星系。我們所知道的最大星系，被稱為IC 1101，擁有超過100萬億顆恒星，其他大型星系也擁有多達(dá)一萬億顆恒星。如前面提到的大麥哲倫星云之類的矮星系，則有大約100億顆恒星。銀河系雖然也有200到400億顆恒星，但是當(dāng)你仰望夜空時(shí)，從地球上的任何一個(gè)地方能觀測(cè)到的恒星最多只有2,500顆。然而，這個(gè)數(shù)量并不固定，因?yàn)楫?dāng)恒星變?yōu)槌滦嵌鲏m埃的同時(shí)，又不斷有新的恒星誕生（每年大約七顆），銀河中因時(shí)刻都在上演著這一幕。

4.銀河系中塵土飛揚(yáng)

圖解：斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡拍攝的這些圖像顯示了一顆遙遠(yuǎn)的超新星周圍的塵埃和氣體濃度。圖片來源：NASA / JPL-Caltech

或許在漫不經(jīng)心的觀察者看來銀河可能是另一番景象，但塵埃與氣體確實(shí)彌漫在銀河系中。這些物質(zhì)占到了我們星系發(fā)光/可見物質(zhì)的10-15％，其余部分則由恒星構(gòu)成。銀河系直徑約有100,000光年，但我們只能在可見光譜中看到這個(gè)銀盤約6,000光年的范圍。不過當(dāng)光污染不明顯時(shí)，仍可以在夜空中辨別出銀河系的塵埃環(huán)。

可見光因厚塵埃而發(fā)生偏轉(zhuǎn)（如此處所述），但紅外光卻可以穿透塵埃，這使得像斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡這樣的紅外望遠(yuǎn)鏡在繪制和研究星系方面成為及其有用工具。斯皮策可以透過塵埃，給我們非常清晰的視角，了解銀河系中心和恒星形成區(qū)的情況。

5.銀河系由其他星系組成

銀河系過去的面貌并不像今天這樣——一個(gè)美麗、彎曲的螺旋形。通過吞噬其他星系，它才有了現(xiàn)在的大小和形狀，而這一過程時(shí)至今日仍在繼續(xù)。實(shí)際上，由于大犬矮星系的恒星目前正被融合進(jìn)銀河系的圓盤當(dāng)中，因而它被認(rèn)為是距銀河系最近的星系。我們的銀河系在漫長(zhǎng)的歷史中也不斷吞噬著其他星系，例如人馬座矮星系等。

6.你所見到的每張俯瞰銀河系的圖片，或者是另一個(gè)星系的圖片或者是經(jīng)藝術(shù)家詮釋后的圖片。

目前，我們無法拍攝俯瞰銀河系的圖片。這是因?yàn)槲覀兾挥阢y河系盤內(nèi)，離銀河系中心約26,000光年。這就像試圖從內(nèi)部拍攝自己房子的照片一樣。這意味著你曾經(jīng)見過的任何一張旋渦星系的美麗圖片，要么是屬于另一個(gè)旋渦星系，要么是天才藝術(shù)家的作品。

雖然拍攝俯瞰銀河系的圖片還有很長(zhǎng)的路要走。然而這并不意味著我們不能利用地球的有利位置拍攝出令人嘆為觀止的銀河系照片！

7.銀河系中央存在著一個(gè)黑洞

圖解：人馬座A的想象圖，銀河系中心的特大質(zhì)量黑洞。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

大多數(shù)較大的星系中心都存在一個(gè)特大質(zhì)量黑洞（SMBH），銀河系也不例外。我們銀河系的中心被稱為人馬座A *，存在一個(gè)非常致密的射電波源，它被認(rèn)為是一個(gè)質(zhì)量重達(dá)太陽(yáng)40,000倍的黑洞，直徑2250萬公里（1400萬英里）——大約相當(dāng)于水星公轉(zhuǎn)軌道的大小。但這僅是黑洞自身的大小。

其周圍還有由黑洞試圖吸積所有物質(zhì)，所形成的一個(gè)擁有400萬倍太陽(yáng)質(zhì)量的吸積盤，足以將地球的公轉(zhuǎn)軌道容納在內(nèi)。雖然人馬座A *如其他黑洞一樣，試圖耗盡恰好在它周圍的任何物質(zhì)，但在這個(gè)龐大的天文現(xiàn)象附近還是發(fā)現(xiàn)了有新的恒星形成。

8.銀河系幾乎與宇宙一樣古老。

最新的估計(jì)認(rèn)為，宇宙的年齡約為137億年。其中我們的銀河系已經(jīng)存在約1368億年。在球狀星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)了銀河系最古老的恒星，正是通過對(duì)這些恒星進(jìn)行測(cè)定，從而確定了銀河系的的年齡。

盡管一些構(gòu)成銀河系的物質(zhì)已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間，但直到大約100到120億年前，才形成銀河系恒星盤與核球。而且銀河系核球的形成年代可能還早于銀河系的其他部分。

9.銀河系是室女座超星系團(tuán)的一部分，該星系團(tuán)覆蓋區(qū)域直徑近1.5億光年。

盡管銀河系很大，但它是更大的星系結(jié)構(gòu)的一部分。距離我們最近的鄰居包括大麥哲倫星云和小麥哲倫星云，以及仙女座星系——最接近銀河系的漩渦星系。與其他約50個(gè)星系一起，銀河系及其周邊的一切組成了一個(gè)星團(tuán)，稱為本星系群。

然而這仍然只是我們恒星社區(qū)的一小部分。再往后，我們發(fā)現(xiàn)銀河系是更大的星系團(tuán)的一部分，它被稱為室女座超星系團(tuán)。超星系團(tuán)是非常大規(guī)模的星系群，其直徑可達(dá)數(shù)億光年。在這些超級(jí)星系之間是大片的開放空間，無畏的探險(xiǎn)者或者空間探測(cè)器在這片空間內(nèi)幾乎不會(huì)被星系或其他物質(zhì)所妨礙。

對(duì)室女座超星系團(tuán)來說，在其內(nèi)部至少有100個(gè)星系團(tuán)和星團(tuán)，直徑為33百萬秒差距（1.1億光年）。2014年的一項(xiàng)研究表明，室女座超星系團(tuán)只是一個(gè)更大的超星系團(tuán)的一部分，這個(gè)以巨引源為中心的超星系團(tuán)被稱為拉尼亞凱亞超星系團(tuán)。