銀河系有多大,從銀河系中心揭示銀河真面目

文章作者:admin | 2015-05-05
字體大小:

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?

銀河系蝗蟲集群的真相銀河面貌何來?

球狀星團

“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。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。

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。

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。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。

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。

銀河系測量

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。

可是我們具體是在銀河盤的哪個部位呢?

對于這個問題,100年前就有人思考過了。當時的科學家想,如果我們是在銀河盤的邊緣部位,那么看到的星星分布,肯定是一側比另一側密集;如果我們是在銀河的中心部位,那么環顧四周,星星的分布密度肯定差不多。這就像我們身在樹林中,如果位于樹林的邊緣地帶,那么朝四周看,一邊看到的可能也就是幾顆樹,而朝另一個方向看,看到的是密密麻麻的樹木。

這個想法沒有錯,但是當時的科學家不知道銀河盤內還布滿了大量的氣體和塵埃,它們會對星光產生遮擋,使得我們無法看到銀河盤中遠方更多的星星,看到的只是一條星星分布密度差不多的銀河條帶包圍著地球,于是,根據上述樹林的例子來推測,100年前的科學家認為,地球是在銀河系的中心部位!

后來科學家才發現,銀河盤內還分布著大量氣體和塵埃。我們位于銀河中心的說法也就不可靠了。那么到底銀河盤上的哪一點是太陽系呢?只觀察銀河的側面,我們是無法知道的。

銀河系中心的光暈有奧秘

一種神奇的星體幫了天文學家大忙,它們就是亮度發生周期性變化的造父變星。通過觀察造父變星的情況,可以測出銀河系周圍的各個星系所處的位置。之后,天文學家通過觀察一種特殊的星團即球狀星團的運動,獲知了銀河中心到底在哪里。

我們向銀河盤兩側看,可以發現圍繞銀河中心的銀河暈,這個銀河暈是球狀星團組成的,球狀星團的運動與銀河盤內的星星運動根本不同,它們各有各的軌道,各有各的運動方向,銀河盤內的星星只是在水平的銀河盤內圍繞一個中心旋轉,而這些星團會上下運動、側向運動,什么樣的軌道都有,但不管它們如何各自為政,運動如何沒有規律,卻能看出它們都在圍繞一個點旋轉。而且越靠近這個點,球狀星團的密度越大,數量越多,于是在它們圍繞的那個點周圍形成了一個球形的光暈,叫“銀暈”。 一般的星系中心都有一個球狀星團組成的光暈包圍著。很顯然,這些球狀星團圍繞的那個點,就是球形光暈的中心,就是銀河中心!

因為那里是引力中心,一個星系的中心肯定是這個星系的引力中心。就像原子周圍的電子們運動也好像沒有規律,但卻都是以原子核為中心,也就是電子云有個中心,這中心就是原子核。

而這個中心距離地球的位置可以計算出來。首先銀河中心上方的某個星團與地球的距離可以用造父變星測出,之后根據三角關系就可以算出銀河中心與地球間的距離了。這樣,我們總算知道了地球所處的太陽系位于銀河盤面內,距離銀河中心大約2.6萬到2.8萬光年。

科學家還根據銀暈中垂直于盤面運動的球狀星團來作為參照,算出太陽系圍繞銀河中心旋轉的速度。因為這些球狀星團是垂直于盤面運動的,可以看作是豎在銀河盤面的一根標桿,從而可以算出太陽系圍繞銀河中心的速度大約是220千米/秒,也就是太陽系圍繞銀河中心轉一圈需要2.3億年。

銀河系棒子攪動的漩渦

銀河系測量

知道了地球相對于銀河系中心的位置和運動情況后,根據氫氣體云相對于地球的速度,就可以算出這些氫氣體云相對于銀河中心的位置了。于是氫氣體云在銀河盤面上的分布就呈現在科學家面前了:4條較粗大的旋臂在盤面上,大旋臂之間還夾雜著小的旋臂,太陽系則位于一條小旋臂上。于是,人類終于可以肯定地說,銀河系是漩渦星系。

但銀河中心有沒有棒子呢?通過上面的分析還無法知道。因此2005年之前的銀河系全貌圖所繪制的銀河系中心都是沒有棒子的。

直到2005年,斯皮策紅外望遠鏡升空兩年后,探測到了銀河系在紅外光下的形象。由于紅外線更容易透過氣體和塵埃,因此銀河中心的景象就展現在斯皮策望遠鏡中,給出了銀河系更真實的側面形狀,通過這個形象,科學家可以看出,銀河中心還真有個棒子形狀的星系棒,銀河系其實是漩渦星系中的一類——棒旋星系。而中心有棒子的星系一般只有兩個較大的旋臂,于是,科學家認為,他們根據氫氣體云計算出的旋臂數量有誤差,之后他們重新宣布,銀河系其實是只有兩個大旋臂的棒旋星系。

銀河系圖片

銀河系的面容就這么被推測出來了。當然,要想確定銀河系更細節的真容實貌,最好等人類跳出銀河系回頭看的那一天。

銀河系的地外文明探究

英國愛丁堡天文臺的研究人員頓坎?福爾岡不久前便嘗試著構建了數個用于測試生命在銀河系出現過程的模型。為此,他還利用了在最近幾年內獲取的有關其他天體化學構成和太陽系外行星的數量與特性等數據。

通過對比各種模型的運算結果,福爾岡得出結論稱,在銀河系中可能存在著300-40000個高等文明,而且它們完全有能力與地球人類文明建立聯系。

如果按照天文學家Frank Drake提出的公式——即現在我們所謂的Drake公式,用以揭示地外智慧存在的可能性,如果一個文明能夠克服最初的技術導致自身毀滅的傾向,則文明可以延續相當長的時間。如果這一結論是正確的,那么無論如何,在整個銀河系中文明的數量將會是非常龐大的。

當然,即使按照福爾岡最樂觀的估計,銀河系中兩個可能有文明形態存在的恒星系統之間的距離也不會低于1000光年。

另外,需要補充的是,福爾岡在研究過程中將地外生命的特點限定的與地球上的非常類似。但事實上,最新的研究顯示,生命可能具有的形態和存在環境,遠比人們先前想象的復雜的多。

Copyright © 2009-2016 外星探索www.33372652.buzz 版權所有 關于我們| 法律聲明| 免責聲明| 隱私條款| 廣告服務| 在線投稿| 聯系我們| 不良信息舉報
七乐彩中奖规则及奖金 河内一分彩后一稳赚软件 11选5前三组规律 陕西十一选五手机版走势图 河北快三跨度走势图 排列五心得技巧 贵州快3开奖结果公告 重庆时时开奖直播软件 股票成交量 江苏快三今天的预测号江苏快三遗漏一定牛 重庆快乐十分走势图电视竖屏版 股票配资平台哪个正规 河北快三实时开奖结果 湖北11选5走势图表前三直 河北十一选五开奖结果开奖 排列五软件开奖软件下载 江西十一选五专家预测