宇宙島(Island Universe)是歷史上對(duì)星系的一種稱呼。在這里,把宇宙比做海洋,星系比做島嶼。我們所在的銀河系:銀河系(Milky Galaxy)就是一個(gè)宇宙島。
我們的星系是一個(gè)松散的螺旋盤,二千億顆恒星圍繞著一個(gè)緊湊的中心旋轉(zhuǎn)。這是銀河系的主要特征圖。這張地圖顯示了銀河系的全部范圍,一個(gè)至少有兩千億恒星的螺旋星系。我們的太陽深埋在獵戶座旋臂,距離中心約26000光年。在靠近銀河系中心的方向上,恒星聚集在一起的距離比我們居住的地方要近得多。同時(shí)也注意到小球狀星團(tuán)的存在,這些星團(tuán)位于星系平面之外,同時(shí)也注意到附近的矮星系——人馬座矮星——正在慢慢被我們自己的星系吞噬。
銀河系
這是一幅從上面往下看的銀河系圖。在這個(gè)直徑約為9萬光年的典型的條狀螺旋星系中,太陽只是2千億顆恒星中的一顆。
銀河系特征
這是銀河系的一些主要參數(shù)的列表。這些數(shù)字大部分是近似值。星系沒有精確的邊界,如果進(jìn)行宇宙漫游,當(dāng)你離開星系時(shí),恒星慢慢變得越來越稀少。
星系直徑:9萬光年
銀河系星系類型: SBbc
銀河系中的恒星數(shù):2000億
銀河系的質(zhì)量:1萬億太陽質(zhì)量
中心棒的長度:25000光年
太陽離中心的距離:26000光年
太陽系處的厚度:2000光年
太陽繞銀河系的速度:220公里/秒
太陽繞銀河系的軌道周期為:2.25億年
超大質(zhì)量黑洞
銀河系的中心是一顆超大質(zhì)量黑洞,質(zhì)量可達(dá)太陽質(zhì)量的400萬倍。銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞周圍恒星的密度是非常高的,是整個(gè)銀河系最“繁忙”的區(qū)域,同時(shí)每顆恒星的旋轉(zhuǎn)速度都非??欤?/strong>這樣就能夠保證它們不會(huì)被黑洞吞噬。黑洞吞噬氣體云的宇宙事件比較常見,在吞噬過程中,靠近黑洞的氣體云密度溫度開始急劇上升,最終能夠噴發(fā)出超高的能量,這就是所謂的“類星體”。
銀河系中心超大質(zhì)量黑洞
銀河系形狀
在上面這張地圖上使用了最常見的螺旋臂的名稱。但有時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)螺旋臂有其他的名稱。此表列出了中英文對(duì)譯的名稱:
Norma :諾瑪旋臂
Sagittarius :半人馬旋臂
Orion : 獵戶座旋臂
Persus :英仙座旋臂
Cygnus :天鵝座旋臂
銀河系旋臂
注意:獵戶座旋臂不是一個(gè)主要的旋臂,而是人馬座和英仙座之間恒星和氣體的增強(qiáng)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是,旋臂之間的恒星數(shù)量幾乎與旋臂中的恒星數(shù)量相同。螺旋星系的旋臂之所以如此“明顯”,是因?yàn)樵谛壑邪l(fā)現(xiàn)了最亮的恒星。旋臂是旋渦星系中恒星形成的主要區(qū)域,這是發(fā)現(xiàn)大多數(shù)主要星云的地方。
銀河系形狀證據(jù)
傳統(tǒng)上有兩種方法用來繪制我們星系的螺旋結(jié)構(gòu)圖。
第一種方法是研究星系平面上的中性氫(HI)密度,因?yàn)樗谛壑械玫皆鰪?qiáng)。1958年,簡·奧爾特、弗蘭克·克爾和加特·韋斯特霍特首次嘗試了這種方法。他們利用荷蘭和澳大利亞的射電望遠(yuǎn)鏡研究了作為螺旋星云的銀河系。早期版本的地圖(左側(cè)不完整)顯示了螺旋臂的不同部分。
第二種方法是繪制通常在旋臂中形成的巨大HII區(qū)域(電離氫的明亮星云)。這是1976年伊馮和伊馮·喬治林的嘗試。他們研究了由H-II區(qū)域確定的我們星系的螺旋結(jié)構(gòu)。他們的地圖使他們能夠確定旋臂的位置。
旋臂證據(jù)
如果我們把所有這些數(shù)據(jù)放在一起,我們就會(huì)得到一張像上面這樣的地圖。目前還沒有太多關(guān)于星系遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù),但是螺旋星系通常是對(duì)稱的。星系的一邊的特征經(jīng)常在另一邊重復(fù)出現(xiàn)。
下面是四個(gè)看起來像銀河系的星系。NGC 3953(左上)距離5500萬光年,直徑95000光年。NGC5970(右上角)距離1.05億光年,直徑8.5萬光年。NGC7329(左下角)距離1.4億光年更遠(yuǎn),但直徑14萬光年更大。NGC7723(右下)距地球8000萬光年,直徑9萬光年。
看起來像銀河系的星系
全天空?qǐng)D A Galactic Sky Chart
這是一張由9000顆最亮的恒星組成的全天空?qǐng)D,以銀河坐標(biāo)繪制,顯示了天空中的所有星座,銀河經(jīng)緯度的零點(diǎn)直接指向銀河系的中心。在這張地圖上繪制的大多數(shù)恒星都在離我們一千光年的范圍內(nèi),這只是我們星系的一小部分(不到0.1%),盡管有一些肉眼可見的恒星可能超過一萬光年。
全天空?qǐng)D A Galactic Sky Chart
球狀星團(tuán) Globular Clusters
大型星系被一個(gè)緊密的球狀星團(tuán)(即球狀星團(tuán))所包圍。我們星系周圍大約有150個(gè)已知的球狀星團(tuán)。球狀星團(tuán)是恒星的球狀聚集體,通常直徑100光年,包含數(shù)千顆恒星。球狀星團(tuán)很古老,至少有100億年的歷史,大概是在星系還在形成的時(shí)候形成的。它們分散在圍繞我們星系的球形光環(huán)中,它們需要數(shù)億年的時(shí)間才能繞著星系運(yùn)行。
三個(gè)著名球狀星團(tuán)
三個(gè)著名球狀星團(tuán):左邊是NGC2419,它是一個(gè)巨大但非常遙遠(yuǎn)的球狀星團(tuán),位于星系邊緣之外。中間M13更近,它是天空中最亮的球狀星團(tuán)之一。右邊是PAL 11,阿奎拉的一個(gè)非常可憐的球狀星團(tuán)。下面的數(shù)據(jù)在星系的側(cè)視圖上的一張圖,揭示了球狀星團(tuán)如何在星系周圍形成一個(gè)球形光環(huán)。
球狀星團(tuán)在銀河系的分布
人馬座矮星系
這個(gè)矮星系是離我們最近的星系。然而,直到1994年才被發(fā)現(xiàn)。它位于離我們較遠(yuǎn)的銀河系一側(cè),被中間的氣體、塵埃和恒星嚴(yán)重遮蔽。它距地球約78000光年,直徑約10000光年。它在大約10億年的時(shí)間里繞著我們的星系運(yùn)行,但是它不會(huì)持續(xù)太久,在幾億年后它會(huì)被我們自己的星系撕裂。它包含大約一億顆恒星。它與M54球狀星團(tuán)的位置大致相同,但是這個(gè)球狀星團(tuán)是否是矮星系的一部分還不清楚。
射手座矮星系
射手座矮星系可能不是第一個(gè)被我們的星系“吞噬”的星系。例如,斯隆數(shù)字天空調(diào)查報(bào)告說,在銀河系之外,有巨大的恒星團(tuán),似乎是10億年前被銀河系撕裂的較小星系的殘骸。這些恒星的分布顯示了至少兩個(gè)團(tuán)塊,大小為幾千光年,距星系中心超過100000光年。
銀河系平面
由25000顆星星組成的全天空?qǐng)D:由25000顆最亮、最白的恒星(b-v<0)組成的全天空?qǐng)D顯示了這些恒星是如何沿銀河系聚集的。這張地圖顯示了我們有限的星系內(nèi)部視圖。圖片中央附近的大片黑暗區(qū)域是由于阿奎拉和蛇夫座附近的暗星云造成的。
銀河系平面
下圖從2微米的全天觀測(cè)中看到的我們銀河系中心的紅外線圖像。我們對(duì)銀河系的看法在紅外線下要好得多。在這張圖片中可見的是巨大的塵埃云,它們擋住了我們?cè)诳梢姽庀驴吹降你y河系。在這張從凸起的左側(cè)向下延伸的圖片中,人馬座矮星系也很模糊。
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