宇宙奥秘：银河系
来源：上网看看浏览：1325次时间：2014-01-20
银河系（the Milky Way 或Galaxy）是太阳系所在的天体系统，包括一千二百亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃。它的直径约为100,000多光年，中心厚度约为12,000光年，总质量是太阳质量的1400亿倍。银河系是一个旋涡星系，具有旋涡结构，即有一个银心和四个旋臂，旋臂相距4500光年。太阳位于银河一个支臂猎户臂上，至银河中心的距离大约是26,000光年。2013年6月NASA公布了1.6亿像素容量为457MB最清晰银河图。科学家发现银河系经历了漫长的过程。望远镜发明后，伽利略首先用望远镜观测银河，发现
在18世纪后期，F.W.赫歇尔用自制的反射望远镜开始恒星计数的观测，以确定恒星系统的结构和大小，他断言恒星系统呈扁盘状，太阳离盘中心不远。他去世后，其子J.F.赫歇尔继承父业，继续进行深入研究，把恒星计数的工作扩展到南天。
20世纪初，天文学家把以银河为表观现象的恒星系统称为银河系。J.C.卡普坦应用统计视差的方
法测定恒星的平均距离，结合恒星计数，得出了一个银河系模型。在这个模型里，太阳居中，银河系呈圆盘状，直径8千秒差距，厚2千秒差距。H.沙普利应用造父变星的周光关系，测定球状星团的距离，从球状星团的分布来研究银河系的结构和大小。他提出的模型是：银河系是一个透镜状的恒星系统，太阳不在其中心。沙普利计算出：银河系直径80千秒差距，太阳离银心20千秒差距，这些数值太大，因为沙普利在计算距离时未计入星际消光。
20世纪20年代，银河系自转被发现后，沙普利的银河系模型得到公认。银河系是一个巨型棒旋星系（漩涡星系的一种），Sb型，共有4条旋臂。包含1.2千亿颗恒星。银河系整体作较差自转，太阳处自转速度约220千米/秒，太阳绕银心运转一周约2.5亿年。银河系的目视绝对星等为－20.5等，银河系的总质量大约是我们太阳质量的1.4万亿倍，大致10倍于银河系全部恒星质量的总和。这是我们银河系中存在范围远远超出明亮恒星盘的暗物质的强有力证据。关于银河系的年龄，占主流的观点认为，银河系在宇宙大爆炸之后不久就诞生了，用这种方法计算出，我们银河系的年龄大概在145亿岁左右，上下误差各有20多亿年。而科学界认为宇宙大爆炸大约发生137亿年前。另一说法，银河直径约为8万光年。#p#1#e#
年龄推测编辑
推测方法
根据已知长寿命放射性核的衰变时间（即半衰期），从某些放射性中子俘获元素的丰度数
据可以测定银河系中最年老恒星的年龄，从而定出银河系的年龄，这种放射性年龄测定方法称为核纪年法。例如，钍的半衰期是140亿年左右。用当代最大的天文望远镜，加上高分辨率光谱仪，已经能够检测到恒星的钍，并作出相应的年龄估计。当然，这些恒星还不是银河系中最早形成的恒星。银河系中的第一代恒星具有非常大的质量，超过太阳质量的100倍。在这样的恒星内部，核聚变反应极其快速，甚至只持续几百万年，因此，这些最早形成的恒星已经死亡、消失了很长时间。但是，与银河系的年龄相比，由于它们的形成时间与人们今天在银河系中观测到的最年老恒星的形成时间之差完全可忽略不计，因此，可以把这些最年老恒星的年龄看作银河系的年龄。
推测结论
依据欧洲南天天文台(ESO）的研究报告，估计银河系的年龄约为136亿岁，差不多与宇宙一样老。
由天文学家Luca Pasquini，Piercarlo Bonifacio，Sofia Randich，Daniele Galli，Raffaele G.Gratton所组成的团队在2004年使用甚大望远镜(VLT）的紫外线视觉矩阵光谱仪进行的研究，首度在球状星团NGC 6397的两颗恒星内发现了铍元素。这个发现让他们将第一代恒星与第二代恒星交替的时间往前推进2至3亿年，因而估计球状星团的年龄在134±8亿岁左右，因此银河系的年龄不会低于136±8亿岁。#p#3#e#
星系全景编辑
主要星座
银河系在天空上的投影像一条流淌在天上闪闪发光的河流一样，所以古称银河或天河，一年四季都可以看到银河，只不过夏秋之交看到了银河最明亮壮观的部分。
银河经过的主要星座有：天鹅座、天鹰座、狐狸座、天箭座、蛇夫座、盾牌座、人马座、天蝎座、天坛座、矩尺座、豺狼座、南三角座、圆规座、苍蝇座、南十字座、船帆座、船尾座、麒麟座、猎户座、金牛座、双子座、御夫座、英仙座、仙后座和蝎虎座。银河在天空明暗不一，宽窄不等。最窄只4°～5°，最宽约30°。北半球来说作为夏季星空的重要标志，是从北偏东平线向南方地平线延伸的光带——银河，以及由3颗亮星，即银河两岸的织女星、牛郎星和银河之中的天津四所构成的“夏季大三角”。夏季的银河由天蝎座东侧向北伸展，横贯天空，气势磅礴，极为壮美。但只能在没有灯光干扰的野外（极限可视星等5.5以上）才能欣赏到。冬季的那边银河很黯淡（在猎户座与大犬座）。
星系全图
2009年12月5日美国发表了绘制的最新红外银河系全景图，该图像是由80万张斯皮策太空望远镜拍摄的图片拼凑而成，全长37米。
星体特性编辑
星体概述
银河系是太阳系所在的恒星系统，包括一千二百亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃，它的总质量是太阳质量的1400亿倍。在银河系里大多数的恒
星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像铁饼。扁球体中间突出的部分叫“核球”，半径约为7千光年。核球的中部叫“银核”，四周叫“银盘”。在银盘外面有一个更大的球形，那里星少，密度小，称为“银晕”，直径为7万光年。
银河系物质约90%集中在恒星内。恒星的种类繁多。按照恒星的物理性质、化学组成、空间分布和运动特征，恒星可以分为5个星族。最年轻的极端星族Ⅰ恒星主要分布在银盘里的旋臂上；最年老的极端星族Ⅱ恒星则主要分布在银晕里。恒星常聚集成团。除了大量的双星外，银河系里已发现了1000多个星团。银河系里还有气体和尘埃，其含量约占银河系总质量的10%，气体和尘埃的分布不均匀，有的聚集为星云，有的则散布在星际空间。20世纪60年代以来，发现了大量的星际分子，如一氧化碳、水等。分子云是恒星形成
的主要场所。银河系核心部分，即银心或银核，是一个很特别的地方。它发出很强的射电、红外，X射线和γ射线辐射。其性质尚不清楚，那里可能有一个巨型黑洞，据估计其质量可能达到太阳质量的250万倍。对于银河系的起源和演化，知之尚少。
1971年英国天文学家林登·贝尔和马丁·内斯曾分析了银河系中心区的红外观测和其他性质，指出银河系中心的能源应是一个黑洞，并预言如果他们的假说正确，在银河系中心应可观测到一个尺度很小的发出射电辐射的源，并且这种辐射的性质应与人们在地面同步加速器中观测到的辐射性质一样。三年以后，这样的一个源果然被发现了，这就是人马A。
人马A有极小的尺度，只相当于普通恒星的大小，发出的射电辐射强度为2*10（34次方）尔格/秒，它位于银河系动力学中心的0.2光年之内。它的周围有速度高达300公里/秒的运动电离气体，也有很强的红外辐射源。已知所有的恒星级天体的活动都无法解释人马A的奇异特性。因此，人马A似乎是大质量黑洞的最佳候选者。但是由于当前对大质量的黑洞还没有结论性的证据，所以天文学家们谨慎地避免用结论性的语言提到大质量的黑洞。我们的银河系大约包含两千亿颗星体，其中恒星大约一千多亿颗，太阳就是其中典型的一颗。银河系是一个相当大的螺旋状星系，它有三个主要组成部分：包含旋臂的银盘，中央突起的银心和晕轮部分。
旋臂主要由星际物质构成。银河系也有自转。太阳系以每秒250千米速度围绕银河中心旋转，旋转一周约2.2亿年。银河系有两个伴星系：大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。与银河系相对的称之为河外星系。 #p#5#e#
星体结构
银河系
移动图片
的总体结构是：银河系物质的主要部分组成一个薄薄的圆盘，叫做银盘，银盘中心隆起的近似于球形的部分叫核球。在核球区域恒星高度密集，其中心有一个很小的致密区，称银核。银盘外面是一个范围更大、近于球状分布的系统，其中物质密度比银盘中低得多，叫作银晕。银晕外面还有银冕，它的物质分布大致也呈球形。
银河的盘面估计直径为98,000光年，太阳至银河中心的距离大约是28,000光年，盘面在中心向外凸起。
就像许多典型的星系一样，环绕银河系中心的天体，在轨道上的速度并不由与中心的距离和银河质量的分布来决定。在离开了核心凸起或是在外围，恒星的典型速度是每秒钟210～240公里之间。因此这星恒星绕行银河的周期只与轨道的长度有关，这与太阳系不同，在太阳系，距离不同就有不同的轨道速度对应著。
被观察到与推论的银河旋臂结构每一条旋臂都给予一个数字对应（像所有旋涡星系的旋臂），大约可以分出100段。相信有四条主要的旋臂起源自银河的核心，它们的名称如下：
2 and 8 - 3kpc 和英仙臂。
3 and 7 - 距尺臂和 天鹅臂（与最近发现的延伸在一起 - 6）。
4 and 10 - 南十字座和盾牌臂。
至少还有两个小旋臂或分支，包括：
在主要的
旋臂外侧是外环或称为麒麟座环，这是天文学家布赖恩·颜尼（Brian Yanny）和韩第·周·纽柏格（Heidi Jo Newberg）提出，是环绕在银河系外由恒星组成的环，其中包括在数十亿年前与其他星系作用诞生的恒星和气体。
银河的盘面被一个球状的银晕包围著，估计直径在250,000至400,000光年。由于盘面上的气体和尘埃会吸收部分波长的电磁波，所以银晕的组成结构还不清楚。盘面（特别是旋臂）是恒星诞生的活跃区域，但是银晕中没有这些活动，疏散星团也主要出现于盘面上。
新的发现使我们对银河结构与维度的认识有所增加，比早先经由仙女座星系(M31）的盘面所获得的更多。新发现的证据，证实外环是由天鹅臂延伸出去的，明确的支持银河盘面向外延伸的可能性。人马座矮椭球星系的发现，与在环绕著银极的轨道上的星系碎片，说明了他因为与银河的交互作用而被扯碎。同样的，大犬座矮星系也因为与银河的交互作用，使得残骸在盘面上环绕著银河。
在2006年1月9日，Mario Juric和普林斯顿大学的一些人宣布，史隆数位巡天在北半球的天空中发现一片巨大的云气结构（横跨约5,000个满月大小的区域）位在银河之内，但似乎不合于当前所有的银河模型。他将一些恒星汇聚在垂直于旋臂所在盘面的垂在线，可能的解释是小的矮星系与银河合并的结果。这个结构位于室女座的方向上，距离约30,000光年，暂时被称为室女恒星喷流。
银心编辑
银心特性
星系的中心凸出部分，是一个很亮的球状，直径约为两万光年，厚一万光年，这个区域由高密度的恒星组成，主要是年龄大约在一百亿年以上老年的红色恒星，很多证据表明，在中心区域存在着一个巨大的黑洞，星系核的活动十分剧烈。银河系的中心﹐即银河系的自转轴与银道面的交点。
研究历史
银心在人马座方向﹐1950年历元坐标为﹕赤经174229﹐赤纬-28°5918。银心除作为一个几何点外﹐它的另一含义是指银河系的中心区域。太阳距银心约10千秒差距﹐位于银道面以北约8秒差距。银心与太阳系之间充斥著大量的星际尘埃﹐所以在北半球用光学望远镜难以在可见光波段看到银心。射电天文和红外观测技术兴起以后﹐人们才能透过星际尘埃﹐在2微米到73厘米波段﹐探测到银心的信息。中性氢21厘米谱线的观测揭示﹐在距银心4千秒差距处o有氢流膨胀臂﹐即所谓“三千秒差距臂”（最初将距离误定为3千秒差距﹐后虽订正为4千秒差距﹐但仍沿用旧名）。大约有 1﹐000万个太阳质量的中性氢﹐以每秒53公里的速度涌向太阳系方向。在银心另一侧﹐有大体同等质量的中性氢膨胀臂﹐以每秒135公里的速度离银心而去。它们应是1﹐000万至1﹐500万年前﹐以不对称方式从银心抛射出来的。在距银心300秒差距的天区内﹐有一个绕银心快速旋转的氢气盘﹐以每秒70～140公里的速度向外膨胀。盘内有平均直径为30秒差距的氢分子云。
在距银心70秒差距处﹐则有激烈扰动的电离氢区﹐也以高速向外扩张。现已得知﹐不仅大量气体从银心外涌﹐而且银心处还有一强射电源﹐即人马座A﹐它发出强烈的同步加速辐射。甚长基线干涉仪的探测表明﹐银心射电源的中心区很小﹐甚至小于10个天文单位﹐即不大于木星绕太阳的轨道。12.8微米的红外观测资料指出﹐直径为1秒差距的银核所拥有的质量﹐相当于几百万个太阳质量﹐其中约有100万个太阳质量是以恒星形式出现的。银心区有一个大质量致密核﹐或许是一个黑洞。流入致密核心吸积盘的相对论性电子﹐在强磁场中加速﹐于是产生同步加速辐射。银心气体的运动状态﹑银心强射电源以及有强烈核心活动的特殊星系（如塞佛特星系）的存在﹐使我们认为﹕在星系包括银河系的演化史上﹐曾有过核心激扰活动﹐这种活动至今尚未停息。
7银晕编辑
银晕概述
银河晕轮弥散在银盘周围的一个球形区域内，银晕直径约为九万八千光年，这里恒星的密度很低，分布着一些由老年恒星组成的球状星团，有人认为，在银晕外面还存在着一个巨大的呈球状的射电辐射区，称为银冕，银冕至少延伸到距银心一百千秒差距或三十二万光年远。
银晕特性
银河系为直径约30千秒差距的银晕笼罩。银晕中最亮的成员是球状星团。银河系的质量为1.4×1011太阳质量，其中恒星约占90%，气体和尘埃组成的星际物质约占10%。银河系整体作较差自转。太阳在银道面以北约8秒差距处距银心约10千秒差距，以每秒250公里速度绕银心运转，2.5亿年转一周。太阳附近物质（恒 星和星际物质）的总密度约为0.13太阳质量/秒差距3或8.8×10-24克/厘米3。银河系是一个Sb或Sc型旋涡星系， 拥有一、二千亿颗恒星，为本星系群中除仙女星系外最大的巨星系。它的视绝对星等为Mv=-20.5。它以1010年 的时间尺度演化。
文化传说编辑
中国
“飞流直下三千尺，疑是银河落九天。”（李白），中国古代文化视银河为天河，把注意力扩大到河东和河西的牛郎织女两个星座，想象编造出牛郎织女爱情的故事。那么美好的爱情，中间偏偏出现个王母娘娘，从中作梗，女子们没有力量反抗，只好通过鹊桥相会和“乞巧”的方式，获得精神上的寄托和安慰，东方文化就这样委婉含蓄。唐朝顾况的《宫词》中便有一句“水晶帘卷近秋河”，这里的“秋河”说的是银河。再如李商隐的《嫦娥》中有“长河渐落晓星沉”。
外国
古希腊人如中国先人一样把天上的这条光带描述为“河”：The night sky gave a big hint,in the form of a lovely pale band of light that cut across the heavens like a river（仰望夜空，有一条瑰丽的光带依稀可见，它宛如一条河，将整个苍穹分割为二）。因为天上的这条河环绕整个天球，在纪元前六世纪，希腊人最初称之为Galaxias Kyklos 或Kyklos Galaktikos (Milky Circle，奶色之环，通译“银环”）。后来接受了希腊文明的罗马人改称之为Via Lactea (Milky Way，奶色之路），现代西方语言，如英、法、德、俄，均译自拉丁文Via Lactea。顺便提及，与the Milky Way同义的Galaxy（首字母大写）后来作为天文学术语保留下来，其他星系叫做galaxies（首字母小写）。
英文milky way与 galaxy首次出现于1384年前后。前者是源自拉丁文Via Lactea 借义外来语，而Via Lactea译自希腊文Galaxias Kyklos，改环（Kyklos）为路（Via）。后者是源自希腊文galaxias的借形外来语，至1848年开始用作天文学术语。
世界各地有许多创造天地的神话围绕著银河系发展出来。很特别的是，在希腊就有两个相似的希腊神话故事在解释银河是怎么来的。有些神话将银河和星座结合在一起，认为成群牛只的乳液将深蓝色的天空染白了。在东亚，人们相信在天空中群星间的雾状带是银色的河流，也就是我们所说的天河。
依据希腊神话，银河是赫拉在发现宙斯以欺骗的手法诱使他去喂食年幼的赫尔克里斯因而溅洒在天空中的奶汁。另一种说法则是赫耳墨斯偷偷的将赫尔克里斯带去奥林匹斯山，趁著赫拉沉睡时偷吸他的奶汁，而有一些奶汁被射入天空，于是形成了银河。
希腊神话传说，宙斯（Zeus）是希腊众神庙里的主神，即神上之神，跟玉皇大帝有一比。宙斯的妻子就是他的妹妹赫拉（Hera），赫拉是司理妇女和婚嫁之神，是众女神之神，地位相当于王母娘娘了。赫拉的奶汁和唐僧肉具有相同的效力，谁吮吸了她的奶汁，便会长生不老。宙斯是个不安分的神，暗地里和有夫之妇阿尔克墨涅（Alcmene）私通，生下了赫拉克勒斯（Hercules）。宙斯希望赫拉克勒斯将来能长生不老，就偷偷地把赫拉克勒斯放在睡着的赫拉身旁，让赫拉克勒斯吮吸赫拉的奶汁，谁知赫拉克勒斯吮吸太猛，惊醒了赫拉，她发现吃奶的不是自己的儿子，便一把把孩子推开。可是她用力太猛，奶汁直喷到了天上，便成了Milk Way（奶路），见油画The Origin of the Milky Way（1575-1580），此画出自意大利文艺复兴时期著名画家Tintoretto之手。后来，西方人便把银河想象成赫拉的奶水，称之为the Milky Way。
在芬兰神话中，银河被称为鸟的小径，因为它们注意到候鸟在向南方迁徙时，是靠著银河来指引的，它们也认为银河才是鸟真正的居所。现今，科学家已经证实了这项观测是正确的，候鸟确实在依靠银河来引导，在冬天才能到温暖的南方陆地居住。即使在今天，芬兰语中的银河依然使用Linnunrata这个字。
在瑞典，银河系被认为是冬天之路，因为在斯堪的纳维亚地区，冬天的银河是一年中最容易被看见的。
古代的亚美尼亚神话称银河系为麦秆贼之路，叙述有一位神祇在偷窃麦秆之后，企图用一辆木制的运货车逃离天堂，但在路途中掉落了一些麦秆。
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