銀河系的主宰

20世紀(jì)20年代，天文學(xué)家認(rèn)識到，我們的太陽所在的銀河系，只不過是宇宙中無數(shù)星系中的一員。現(xiàn)在由于科學(xué)家的不懈努力和第一流的望遠(yuǎn)鏡技術(shù)，已初步繪出了銀河系的疆域和結(jié)構(gòu)。這是一個具有幾千億顆星球、上千萬個黑洞和中心藏著一個暗黑的大主宰的大星系。

幾十年來，天文學(xué)家艱難地繪出了我們星系中的恒星位置，并試圖搞清它的結(jié)構(gòu)。我們現(xiàn)在知道，它有一個恒星密度很高的星系盤(銀盤)，橫跨10萬光年，聚集了大量氣體和塵埃；一個寬達(dá)1．2萬光年的星球凸出群(或稱核球)，它從盤面向兩側(cè)伸出，就像兩個煎蛋背靠背地貼在一起；一個擁有稀疏星球和球狀星團(tuán)的暗的球狀暈。它們都在銀河系內(nèi)運(yùn)行。總的來說，它至少含有2500億顆星球，而其總的跨度約有30萬光年。

銀河系這幅地圖的展開，始于1923年，當(dāng)時美國天文學(xué)家第一次測量河外星系。此后的觀測表明，我們銀河系含有明亮的旋臂，那里密集著在銀盤中繞行的恒星、遠(yuǎn)看過去就像一個大車輪。如此巨大的漩渦星系是少有的，宇宙中大部分的星系是呈橢圓狀的小星系，我們這個卻是雄偉的。

不過我們在此描繪的銀河系圖，還是雜湊的。我們關(guān)于它的結(jié)構(gòu)的知識，實(shí)在少得可憐，其中很大一個原因，在于銀暈是暗的，無法看清。

旋動著的臂

銀河系具有旋臂結(jié)構(gòu)，臂中燃點(diǎn)著年輕恒星，它們在銀盤中復(fù)雜地繞行。但這種旋臂的形狀，并不反映恒星運(yùn)動的路線，它們實(shí)際上是以圓形軌道繞著銀河中心(銀芯)運(yùn)動。

那為何會出現(xiàn)旋臂這樣的結(jié)構(gòu)呢?科學(xué)家說，這緣于密度波的壓力干擾。繞行著的星球和氣體，它們會周期性進(jìn)入螺線形的壓力波。這個波從銀芯伸展到銀盤邊；這個波擠壓著氣體，從而激發(fā)了大量的明亮新星。不過目前還搞不清楚，這個密度波起源于何處?

我們身在銀河，卻很難看清它的螺旋形模型，因?yàn)殂y河系是以銀、盤的側(cè)邊對著我們，此外，塵埃阻礙了我們的大部分視線。天文學(xué)家盡其可能，繪出了旋臂中亮星的位置，而射電望遠(yuǎn)鏡則“看”到了那里的壓縮氫云。就這樣，他們探測了四條主要的臂(盾牌座南十字座臂、人馬座船底座臂、莫仙座臂和外臂)。

2003年末，澳大利亞格立費(fèi)茲小組稱，他們發(fā)現(xiàn)了別的一條臂，那是一條長約7．7萬光年的濃密氫的弧線，沿著銀河系的邊緣飛奔。

恰好的位置

太陽系處在一個平靜的區(qū)域，離銀芯2．6萬光年，富有化學(xué)物質(zhì)，沒有鄰居的麻煩。科學(xué)家說，為了生命能在行星上演進(jìn)，這需要不少比氫、氦更重的元素，以構(gòu)成具有不同生物學(xué)功能的分子。而這些重元素豐度，是朝著銀芯方向遞讓的，故行星系統(tǒng)不能離銀芯太遠(yuǎn)；另一方面，先進(jìn)生命要花上幾十億年的進(jìn)化時間，故這個區(qū)域必須離銀芯足夠遠(yuǎn)，以避免被猛烈的超新星爆炸所毀，而銀芯近旁卻是超新星的多發(fā)地。

澳大利亞的立乃惠勿天文小組2005年宣稱，在銀河系中可居住的區(qū)域很狹小，據(jù)他們的計算，先進(jìn)生命也許只能在離銀芯2．2萬～3萬先年的這一狹長地帶生存，這大致上是銀盤面積的1／10。

大量黑洞

毋庸贅言，銀河系中最古怪的住房就是黑洞。當(dāng)一個大質(zhì)量恒星，以超新星爆發(fā)終其一生時，它將留下一個3倍(或更大)太陽質(zhì)量的芯核部分，沒有任何力量能阻止其繼續(xù)引力塌縮而變成黑洞。它的引力場是如此強(qiáng)烈，以致光線都無法從中逃出，故謂之黑洞。典型的如，每個世紀(jì)有一到兩個超新星爆發(fā)，而其中大部分都會形成黑洞，因而估計在銀河系中有1000萬個黑洞。

但我們?nèi)绾文軓囊黄谥锌吹剿拇嬖?黑洞或單個或以雙星系的形式存在，它都將吸引四周的物質(zhì)而在其周圍形成一吸積盤。隨著盤中物質(zhì)從外向中心(黑洞)旋入時，其速度、溫度越來越高，最終這些物質(zhì)散發(fā)出X射線。20世紀(jì)70年代，X射線望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射，天文學(xué)家第一個點(diǎn)出的黑洞候選者，是一個雙星系天鵝座X-1，它離我們8000光年。由于它的x射線輻射以及其亮星的微微擺動，說明亮星還有一顆暗伴星，其質(zhì)量至少是太陽的7倍。這顆伴星是如此之重，又是如此之暗，非黑洞莫屬。

據(jù)NASA切逐拉天文臺的觀測，有幾萬顆密實(shí)的天體，在銀河系的中間部位打轉(zhuǎn)，其中的大部分是黑洞。理論預(yù)言，較大的黑洞，經(jīng)幾十億年將逐漸地沉入到銀芯，而在這一過程中，它們將把小質(zhì)量恒星向外推出。

巨怪的活動

觀測中心區(qū)域繞行的恒星速度，可看出銀芯中有一超大黑洞，其質(zhì)量約為300萬個太陽。其引力是如此強(qiáng)烈，在橫跨150千米的黑洞勢力范圍之內(nèi)，光線都無法逸出。

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的大星系都是超大黑洞(這些黑洞的起源尚不清楚)。星球、氣體、塵埃盤旋著奔向這些巨型黑洞，它們邊走邊輻射，這就會點(diǎn)亮“活動星系”，在整個波段上提供能量。奇怪的是，我們這個超大黑洞卻十分平靜，盡管有大量的物質(zhì)被其吞沒。莫斯科空間研究所的萊勿尼·賽說：“在其他星系，經(jīng)常可能看到比我們亮1億倍的黑洞。”2006年初，萊氏說，他們已找到證據(jù)，說明我們這個黑洞的虛弱，只不過是短暫狀態(tài)。僅350年前，從地球上看去，它的亮度就是現(xiàn)在的1／6倍。據(jù)天文衛(wèi)星的觀測，在2003年有一塊距黑洞350光年處的氫云(人馬座₂)，輻射出極高能X射線。對此，唯一可能的解釋是，約在350年前，銀芯黑洞放射出十分明亮(短波上)的輻射，經(jīng)350年的奔馳而到達(dá)B₂星云，而今我們看到B₂星云閃爍著X射線。銀河系現(xiàn)在處于相對平靜的狀態(tài)，但對一個活動星系來說，它可能將來再一次爆發(fā)，至于什么時候，誰也不知道。

巨 星

比太陽大幾千倍的星球是稀有的。2006年1月，亞利桑那洛惠爾天文臺宣稱，他們探測到四個最大的星球(KW人馬座、V₃₄₅仙王座、KY天鵝座和MA仙王座)。測量了它們的亮度和溫度，根據(jù)理論模型計算了它們的尺度，結(jié)果是太陽直徑的1500倍。這些星球約有1000萬歲，它們可能在百萬年內(nèi)把自己炸成碎片。

這四顆星的質(zhì)量皆為太陽的25倍，絕非本星系中最重的星球，最重的有150倍。我們比較了解的一顆是E_TA。船底座，為太陽的120倍。它內(nèi)部核反應(yīng)所產(chǎn)生的輻射十分強(qiáng)烈，其外向壓力足可把近旁星體推開，因此，它也極度不穩(wěn)定，其亮度在幾年或十幾年內(nèi)就有激烈變化。天文學(xué)家在19世紀(jì)曾目擊了它的爆炸，但不知什么原因它仍活著。不過用不了多久，也許在10萬年內(nèi)，它將炸得粉身碎骨。

總的說來，巨星都是短命的。

不清楚的開始

銀河系如何形成?這是一個很難回答的問題。銀河系中最老的恒星已有130億年的壽命，也即在創(chuàng)生大爆炸(137億年前)后不到10億年的時刻，它們就出世了。但理論家迄今對宇宙物質(zhì)公布和凝聚的細(xì)節(jié)還是不夠清楚。換言之，究竟先有星系再孵化它的恒星呢?還是先有恒星，然后它們再聚集成星系呢?

ESA有一個頗具雄心的計劃，其目的就是要揭開這個謎。他們擬于2010年發(fā)射一顆名為蓋婭的衛(wèi)星，要對銀河系中的10億顆星球做普查，即測量其位置、距離、速度和組成。完成這一普查后，將使天文學(xué)家以空前的精度，了解星球的年齡和其在銀河系中的運(yùn)動軌跡。

神秘的暗暈

銀河系的大部分是看不見的，故很難了解其結(jié)構(gòu)。恒星的運(yùn)動似乎受到巨大暗物質(zhì)的引力影響。這個暗邊包住了整個銀盤和銀芯，但能精確地繪出銀暈，它的寬度約有20萬光年。

它是由什么東西構(gòu)成的呢?首先，它含有一般物質(zhì)，諸如暗到難以看出的恒星；此外，它還含有某種奇異物質(zhì)，諸如WIMPS(弱相互作用重粒子)，它們是完全不發(fā)光的。

若在太陽系中有這種暗物質(zhì)，絕不會多的，否則，我們早誼測得它施加在行星上的引力，但很可能在我們地球上，吹拂著WNIPS的微風(fēng)。因此，已有一些科學(xué)家在進(jìn)行探測，不過迄今未有結(jié)果。

星系碰撞

星系處在不停的運(yùn)動之中，它們之間的引力，往往把它們拉入到碰撞的路線。在星系發(fā)生碰撞時，它們的恒星一般不會相互碰上，因?yàn)楹阈窃谛窍抵型ǔＯ喔?光年，但它們運(yùn)行的軌道將因此發(fā)生改變；而星系中的云層，倒確實(shí)會出現(xiàn)碰撞，并在引力影響下產(chǎn)生塌縮，觸發(fā)新星的形成。

霍普金斯大學(xué)的華愛斯，研究了銀河系的合并史。她說，你只要關(guān)注星際間不協(xié)調(diào)的東西，諸如一大群星體以不同的方向朝鄰城飛去；又如，星球具有異常的化學(xué)組成；或者，星球的年齡與預(yù)期的不符，這樣，你就可找到線索。例如人馬座矮橢圓星系，它擁有300萬顆星球，它以250千米／秒的速度橫穿銀盤。又如，若從銀盤結(jié)構(gòu)來看，在遠(yuǎn)古時期有一個更大合并者，嵌入銀河系的摩盤(由各種年齡的星球組成)之中，而來者卻是一個僅含老年星的厚盤；類似地，銀河系吞食了另一同類，其尺寸約為銀河系的1／10。這些入侵事件約發(fā)生在10億年前。

看來最近將不該發(fā)生這類事件，雖然有十幾個矮星系在銀暈中運(yùn)行，但這種狀態(tài)還會持續(xù)10億年，因?yàn)樗鼈兊囊μ　０盐蛰^少的倒是較大星云的命運(yùn)，如大、小麥哲倫星云。其實(shí)，銀河系早把它們的星球拉了出來，不過在銀河系遭到其生命中最大打擊之前，它們還沒有時間跟銀河系完全合并。

在我們鄰近的40個～50個星系中，只有仙女星系的尺寸可與銀河匹敵，它跟我們保持著2．2億光年的安全距離。但隨著它們的運(yùn)動，這兩者之間的空隙，正以每秒130千米的速度在縮小。由于兩者以50萬千米／小時的相對速度在接近，經(jīng)30億年，這兩顆巨星將相互進(jìn)入對方的區(qū)域。加拿大的達(dá)賓斯基在超級電腦上模擬了這一碰撞，他說，10億年后，這兩個星系將搖擺著通過對方的區(qū)域。在形成一個無定形的橢圓星系之前，拉穿一長串星球，并且相互破壞對方的結(jié)構(gòu)。這時，一直明亮的太陽將地球烤成一個無生命的行星，而土星的月亮(泰坦)將溫暖到適于生命生存。不論是誰，若太陽系中還有活著的居住者，他們將看到仙女星系臨近時的奇觀。

太陽系的最終命運(yùn)還不太清楚，它可能隨著一批星球奔入星際空間，或者處在合并星系亂哄哄的中心，那里被壓縮的氣體將強(qiáng)有力地觸發(fā)新星的形成。夜空將因燃燒著新星和星球爆炸，而變得明亮。唯一能確定的是，銀河系和仙女星系美麗的旋臂將消失，雖然橢圓星系比之于旋渦星系的大旋臂，在外觀上較難看，但是內(nèi)在的星球卻有更復(fù)雜、有趣的軌道。