銀河系有多大?探究銀河系的最終奧秘

作者:一一奇聞 目錄:科學探索  時間:2020-07-10 

  我們置身于銀河系的太陽系之中,就好比一粒塵埃,不知寰宇之大小。敢問銀河什么樣?一般人都知道銀河像是兩個扣在一起的盤子,側面很薄,正面是個盤狀的漩渦。可是你有沒有想過,我們身在銀河中,又是如何知道銀河系的樣子的?問銀河系到底有多大?估計大多數人都會搖頭說“不知”。

  “橫看成嶺側成峰,遠近高低各不同。不識廬山真面目,只緣身在此山中。”

  這首名詩說明了身在其中的人難以總覽事物全貌的尷尬,真是真知灼見,太形象了!從古至今,人類都想知道天地什么樣,但古人只能站在地球上觀察地球,那怎么可能看出地球的真面貌呢?把圓地球看成是一片平地,于是古人認為“天圓地方”。

  如今無法跳出銀河系的我們面臨著同樣的問題,我們銀河系又是什么樣子的?這個問題,恐怕身在其中的我們無法回答吧。用合適的望遠鏡,我們只能看到銀河系的側面什么樣。可如今,科學家說:銀河系是個盤狀的漩渦,那么科學家是如何知道的?

  我們知道地球是球形的,因為跳出地球的衛星可以為我們拍到地球的照片。可是到現在,人類的探測器也才剛剛跨越太陽系邊緣,人類自己都不敢想何時才能跳出銀河系。那么銀河系的面容圖到底是怎么來的呢?

  這些疑問確實點到了實處奇_聞_網。有關銀河系的全貌圖不是望遠鏡看到、拍到的,而是科學家畫出來的,也就是說,銀河系的樣子是科學家推測出來的。

  銀河系

  那么,科學家的推測有沒有道理呢?其實在我們還沒有跳出地球的時候,人類就已經通過測量數據和航海經驗,推測出地球應該是球形的。待人類造的衛星跳出地球大氣層之后,拍攝到的地球真面容確實是球形的,證明了之前的推測。由此可見,雖然我們現在無法跳出銀河系來看銀河系的全貌,但根據已掌握的資料,也可以對銀河系的樣子作一些推測。

  現在,就讓我們跟著科學家的思路,來推測銀河系的面容吧。

  銀河系有多大?

  銀河系比普通的星系稍微大一些,直徑大約為十萬光年。銀河系中至少有2000億顆星。其中,大約400億顆星集中在中央的核球(Bulge)上,四周纏繞著四只旋臂,由氣體和塵埃物質混雜的區域。核球的直徑為3000光年,呈橢球形,由年齡超過100億年的老年星球構成。銀河系的歷史已經有150億光年。

  銀河系側面像個凸透鏡

  首先,我們通過望遠鏡的觀察,很容易推測出銀河系的側面模樣。

  銀河系有多大?

  不過站在地球上,我們只能看到天空有一條銀色的飄帶,由于被大地擋住了視線,這并不是銀河系的整個側面,銀河側面完整的景象是望遠鏡升入太空后才觀察到的,那景象十分壯觀:整個天空就像一個大圓球包圍著我們,一條扁平細長的銀色條帶環繞整個天空,這道銀河把圓球形的天空一分兩半,每一半都是個半球!這容易理解,我們身在“河”中,就會看到四周都被“河”環繞。假如我們到了岸邊,就不是這景象了,就只會看到河是我們身旁的一條飄帶,我們的另一側就沒有飄帶環繞了。

  由此可知,銀河系側面是扁平的,根據這條帶中間有些鼓的情況,可以推測,銀河系的側面應該是扁平而中間鼓凸的形象,很像一個凸透鏡的側面。

  橢圓?漩渦?還是透鏡?

  僅僅知道銀河系的側面是凸透鏡形狀,還只是很粗淺的認識。

  我們觀察其他的星系會發現,有的是橢圓形狀的,叫做“橢圓星系”,橢圓星系的側面一般還是橢圓形,就像一枚鴨蛋一樣,側面從哪個方向看都是橢圓形,而銀河系側面是扁平的,因此銀河系應該不是橢圓星系。

  有的星系是漩渦形狀的,叫做“漩渦星系”,漩渦星系的側面就像個凸透鏡,扁平而中間鼓凸,與銀河系的側面一樣,由此,科學家猜測,銀河系很可能是漩渦星系。

  但是側面具有這種形象的星系還有其他情況,例如“透鏡星系”,整個星系看上去就像個凸透鏡,側面也是扁平而中間鼓凸,但正面卻像橢圓星系,是個圓盤或橢圓,看不出有旋臂。除了透鏡星系,還有一些罕見的星系,側面也與銀河系相似,但也不是漩渦星系,例如圓環星系,其正面則是一個大圓環環繞著中心的圓亮斑。但罕見星系太稀少了,因此科學家認為,銀河系即使不是漩渦星系,也是透鏡星系,不太可能是罕見星系。

  另外,有很多漩渦星系或透鏡星系的中心還有個兩頭稍尖的棒子,銀河系的中心會不會也有根棒子呢?雖然關于星系中心的棒子,科學家不知道是怎么形成的,但是星系中心的棒子卻很常見。

  看來,要確定銀河系到底是漩渦還是透鏡,主要是看有沒有旋臂。

  銀河系旋臂在哪兒,氫知道

  如何才能知道銀河系有沒有旋臂呢?所謂旋臂,就是恒星密集的地方。科學家早就發現,恒星密集的地方往往也是氣體云密集的地方,通過探測其他星系,科學家觀察到的漩渦星系的旋臂與那個星系的氫氣體云的分布圖差不多,漩渦星系的旋臂所在之處也是氣體云集中的地方。那么如果探測出銀河系的氫氣體云分布,不就可以知道銀河系中恒星的分布情況了嗎?不就可以知道銀河系有沒有旋臂了嗎?

  那么,如何探測銀河系的氫氣體云呢?

  氫會在較高的溫度下發射一種波長為21厘米的光波,這是因為氫原子電子自轉方向變化時,從與原子核自轉同向,變成與原子核自轉反向后,就會釋放出波長為21厘米的紅外光。只有氫原子會放出這種波長的光,因此,通過這種光,就可以看到氫氣體云。

  但是這樣,望遠鏡也只能看到氫氣體云在側面的分布情況,無法看到它在銀河盤面上分布的情況。

  科學家自有辦法。因為銀河盤在自轉,盤面上不同部位的氫氣體云轉動情況,在地球上看來,方向和速度肯定不同,物理學上有個“多普勒效應”,說的是一種波的波長會因為波源與觀察者之間的相對運動而改變。那么根據氫氣體云中波長的變化情況,科學家可以測出所觀察到的氫氣體云相對于地球運動的速度和方向原文qiwen.tv。就像我們站在一個轉動的轉盤上時,轉盤上不同部位的物體的運動速度和方向相對于我們都不同。反過來,通過不同物體的不同速度,我們也可以推測出轉盤上的物體位于轉盤的什么位置,但前提需要知道人站在轉盤上的位置。

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  如何探測銀河系的氫氣體云

  因此,要想通過氫氣體云的速度和方向推測出它們在銀河盤上的位置,還需要知道地球在銀河盤上的位置。

  銀河系盤面上哪一點是我們?

  銀河系盤面上哪一點是我們

  根據銀河飄帶把天空分為兩個半球,我們首先可以知道,地球和太陽系位于銀河盤面內,而不是在銀河盤面的上方或下方。因為如果地球在銀河盤面的上方或下方的話,望遠鏡看到的銀河應該是橢圓形的,也不會正好把天空分為相等的兩半了,銀河會偏向一側,兩側的天空不一樣大。

  這容易理解,就像我們看一個盤子,如果從側面去看,看到的是扁平的截面,但是若在盤子的上方或下方看的話,看到的是橢圓。在正上方看的話就是個圓了。銀河系也是這樣,我們若在銀河系上方看,就會看到下面的天空被銀河系擋住了,而上面的天空又一覽無余,或者是下面的天空大部分被銀河系擋住了,所以我們應該在銀河系的盤里面。

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