關(guān)于銀河系的冷知識(shí)

馮二進(jìn)一

我們從太陽(yáng)系里看銀河系，因?yàn)槭菑倪@個(gè)所謂“棒旋星系”盤狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部向外觀看，因此并不能看到它的全貌，即便借助各種探測(cè)器，也只能看到銀河系的某些部分。

在以觀測(cè)者為球心的假想“天球”上，所見(jiàn)的銀河系部分，通常呈現(xiàn)為環(huán)繞一圈的帶狀，也被稱為銀河、星河、銀漢等。由于光污染的緣故，地球上超過(guò)1/3的人不能在家園看見(jiàn)銀河。

地球的自轉(zhuǎn)軌道平面（赤道面）和公轉(zhuǎn)軌道平面（黃道面），相對(duì)于銀河盤面都有很大的傾斜。由于這種高傾斜度，在一年中不同的時(shí)間，銀河呈現(xiàn)出的那道“弧”出現(xiàn)在天空中的位置可以很高，也可以很低。

除了這些“必修”知識(shí)，還有哪些值得了解的銀河系“冷知識(shí)”呢？

1. 銀河系的中心發(fā)光嗎？

銀河系的中心，既發(fā)光又不發(fā)光。

知乎答主“不拿諾獎(jiǎng)不改名”解釋道：銀河系的中心，可以指中心的那一個(gè)幾何點(diǎn)，即銀河系的自轉(zhuǎn)軸與銀道面的交點(diǎn)—銀心;也可以指銀河系中心的那一片區(qū)域。

光是什么？一般我們所理解的光都是可見(jiàn)光，實(shí)際上，可見(jiàn)光只是電磁輻射的一個(gè)波段罷了。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，整個(gè)電磁波段都可以叫作“光”。而在這里，光就是“亮”的意思，亮就是指比別的地方的電磁輻射強(qiáng)。

銀河系中心究竟有沒(méi)有光？

如果是指銀河系的中心區(qū)域—核球，那它是發(fā)光的，而且發(fā)出的光非常強(qiáng)。銀河系偏平的盤面叫作銀盤，由一個(gè)薄盤和一個(gè)較厚但是密度較低的厚盤組成，而核球是銀盤中心一個(gè)隆起的結(jié)構(gòu)。

核球的中央部位被稱作銀核，那里有著密集的恒星群。也就是說(shuō)，這些光是由恒星產(chǎn)生的，事實(shí)上，核球部分的光度占整個(gè)銀河系光度的15%左右。

可惜，這些光無(wú)法用肉眼看到，因?yàn)閺牡厍蛏舷蜚y河系中心望去，我們的視線會(huì)被大量的星際氣體和塵埃遮擋。這些氣體和塵埃，對(duì)于來(lái)自銀河系中心的可見(jiàn)光輻射和紫外輻射，有著強(qiáng)烈的消光作用，光學(xué)消光達(dá)“30星等”。

所以，對(duì)偏居銀河系一隅的我們來(lái)說(shuō)，銀河系中心在光學(xué)波段上永遠(yuǎn)是漆黑一片。

從銀心的角度來(lái)看，銀河系中心是一個(gè)致密的射電源SgrA*（人馬座A*），而我們相信這其實(shí)是一個(gè)質(zhì)量約為10的6次方的超大質(zhì)量黑洞。常識(shí)告訴我們，黑洞是不發(fā)光的。但是黑洞的周圍是發(fā)光的。黑洞周圍存在著吸積盤，而吸積盤里存在著強(qiáng)大輻射。

相關(guān)研究又表明，SgrA*周圍有著強(qiáng)烈的噴流，吸積盤和噴流共同產(chǎn)生了射電波段和X波段的輻射，同時(shí)產(chǎn)生了可見(jiàn)光波段的亮光（肉眼看不到是因前文提到的消光作用）。

綜上，“銀心”不發(fā)光，但其周圍及“銀河系中心區(qū)域”發(fā)強(qiáng)光，可各種阻擋導(dǎo)致我們?nèi)庋劭床坏健?h3>2. 人類的探測(cè)器都沒(méi)走出太陽(yáng)系，銀河系的結(jié)構(gòu)圖是怎么畫(huà)出來(lái)的？

太陽(yáng)系處于銀河系的盤面上，我們只能看到“側(cè)面”的銀河系。如果要得到銀河系“正面”圖像，則還需要一個(gè)重要的信息：距離。也就是說(shuō)，側(cè)面的觀測(cè)只給了我們天體的位置X和Y，我們還需要距離Z，才能建構(gòu)起一個(gè)三維的銀河系圖景。

銀河系和仙女座星系之間大約40億年后碰撞的模擬圖

除了同河外星系的類比，我們獲得對(duì)銀河系的整體認(rèn)識(shí)，更多地歸功于對(duì)“原子氫”和“分子氫”的觀測(cè)。

根據(jù)知乎答主“野草”的介紹，即便與恒星的距離有很多種方法來(lái)測(cè)定，但星光架不住星際塵埃遮擋，只有太陽(yáng)系周邊很小范圍的恒星可以被看到。不過(guò)，有一種波可以穿透星際塵埃，它便是銀河系內(nèi)“巨分子云”和“原子云”這些星際介質(zhì)所發(fā)出的光—射電波。

大多數(shù)射電望遠(yuǎn)鏡裝備了頻譜儀，和所有靠“譜”的信息一樣，它帶給我們這樣一個(gè)重要觀測(cè)量—速度。這個(gè)Velocity被叫作“本地靜止速度”，它對(duì)應(yīng)著天體間的距離—?dú)怏w們繞著銀河系中心旋轉(zhuǎn)，在視線方向上，不同的距離自然會(huì)顯現(xiàn)不一樣的速度特征。

最早，“原子氫”巡天，得到了銀河系原子氣體的分布圖和速度-位置圖，并依此做出了銀河系的“旋轉(zhuǎn)曲線”，顯示出銀河系的形狀是：具有旋臂結(jié)構(gòu)的旋渦星系。

但旋渦星系也可以長(zhǎng)得不一樣。于是，人們對(duì)銀河系旋臂的數(shù)目和位置感興趣起來(lái)，隨后又觀測(cè)了銀河系的分子氣體—與到處彌漫在銀河系的原子氣體不同，分子氣體主要聚集在銀盤上。

通過(guò)對(duì)分子氣體（例如分子氫，即氫氣）的觀測(cè)，人們發(fā)現(xiàn)銀河系有多條旋臂，星系的中心還有“棒”狀結(jié)構(gòu)。綜合全部圖景后，銀河系結(jié)構(gòu)想象圖就可以得出。

接下來(lái)，口徑更大的望遠(yuǎn)鏡（青海德令哈13.7m毫米波望遠(yuǎn)鏡）對(duì)銀河系遙遠(yuǎn)的部分進(jìn)行了觀測(cè)，在2015年又看到了新延展的旋臂。太陽(yáng)系不在主旋臂上，它處在英仙旋臂和人馬旋臂之間的本地旋臂上。本地旋臂和人馬旋臂間，有一個(gè)“刺”狀結(jié)構(gòu)，像一座傾斜的橋連接著兩條旋臂。

3. 銀河系以外的恒星，肉眼能看到嗎？

肉眼的確能看到銀河系以外的天體，但那不是單個(gè)的恒星，而是跟銀河系“平級(jí)”的星系（那些看似云霧狀的星系，也被稱為“旋渦星云”）。

河外星系中，最為人們所熟知的是仙女座星系M31。它是我們?cè)阢y河系之外，唯一平常目視可見(jiàn)的“大星系”（它有7個(gè)伴星系，如M32和M110）。

仙女座星系M31是本星系群（含大約30個(gè)星系）中的主要星系，和我們的銀河系一起，集中了本星系群的絕大部分質(zhì)量。它的視星等為4.36（數(shù)值越小，亮度越高），距離我們約254萬(wàn)光年。

對(duì)偏居銀河系一隅的我們來(lái)說(shuō)，銀河系中心在光學(xué)波段上永遠(yuǎn)是漆黑一片。

假設(shè)各方面條件許可，人肉眼可見(jiàn)的最遙遠(yuǎn)的天體是三角座星系M33。它靠近仙女座星系，是本星系群里第三大的星系。三角座星系M33距離我們295萬(wàn)光年，比仙女座星系遠(yuǎn)，也更暗，視星等僅有5.72，更不容易被看到。

開(kāi)普勒- 444恒星及其行星系，距離地球約117光年，在天球上位于天琴座

4. 為什么我們?nèi)庋劭床坏健半x太陽(yáng)系最近的恒星”比鄰星，卻能很容易看到牛郎、織女星？

比鄰星位于天空南方的半人馬座，距離太陽(yáng)只有4.22光年，但光度非常暗，其視星等在11左右，根本不可能用肉眼看到。這也是因?yàn)楸揉徯鞘且活w紅矮星，表面溫度較低，只有3000攝氏度左右。

牛郎星，屬于天鷹星座，是全天第十二亮的恒星，呈白色。其距離太陽(yáng)16.7光年，質(zhì)量是太陽(yáng)的1.7倍，直徑為太陽(yáng)的1.8倍，亮度是太陽(yáng)的10.6倍，表面溫度約7000攝氏度。

該星與著名的天狼星存在很多相似之處：都是非常年輕的恒星（形成時(shí)間可能僅有數(shù)億年），其內(nèi)核都是由氫的核聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的氦構(gòu)成。

織女星，屬于天琴星座，是全天第五亮的恒星，呈藍(lán)色。其質(zhì)量是太陽(yáng)的2.1倍，表面溫度約9000攝氏度，目前處在壽命的中間點(diǎn)上。織女星的光譜分類為A0V，其溫度比天狼星的A1V高一點(diǎn)。它仍處于主序星階段，利用核心內(nèi)的氫聚變反應(yīng)來(lái)發(fā)光發(fā)熱。

雖然比鄰星離地球更近，但已經(jīng)步入生命的晚年，核聚變反應(yīng)已經(jīng)衰減，它的光芒已經(jīng)不足以令人們的肉眼觀測(cè)到。