銀河系的秘密

儘管我們一直身處於銀河系之內，但是，到目前為止，我們對銀河系的研究仍然是比較膚淺的。直到最近，人們才認識到，原先認為銀河系像仙女座大星系那樣是不正確的。仙女座大星系（M31）是一個典型Sb型漩渦星系。而銀河系是一個SBcr星系。也就是說，銀河系是一個旋臂較為舒展的無環棒旋星系。

在很早以前，銀河系就使人們對她產生了濃厚的興趣。這條銀白色的光帶，在很長時間內不為人所知。直到1609年，伽利略第一次把望遠鏡指向天空，才發現，這條銀白色的光帶，實際上是數不清的星星密密麻麻組成。實際上，小型雙筒望遠鏡就可以很清楚的分辨銀河系內的絕大多數光點。

直到哈勃證明仙女座大星系和許多其他大星系一樣，都是銀河系之外的星群集團後，人們便開始推測，銀河系和其他星系一樣，具有類似的結構，但是很奇怪的是，在本以為最亮的銀河系中心，出現了一層暗帶，把銀河系分為上下兩個部分。如下圖，中間的暗帶清晰可見。

在更多的觀測材料積累下，特別是M104草帽星系周圍的塵埃帶的啟發，人們認識到，銀河系內的塵埃遮住了銀河的最亮的那一部分，實際上，銀河系的真實面貌應當和下圖一樣。由於紅外線對於塵埃是透明的，所以紅外波段的銀河系更接近真正的圖像，儘管在紅外線和可見光相比，有部分失真。如下圖，銀心的亮度明顯高於周圍旋臂的亮度。

斯皮策紅外望遠鏡給我們帶來了這幅銀河系中心的全景圖。改變了我們對於銀河系的很多認識。

由於我們身處於銀河系當中，而且，塵埃和明亮的銀河系核球擋住了許多離我們2萬光年以上的恆星，所以我們比較難以直觀的得到銀河系的總體形貌，所以對銀河系的探索仍然在不斷進行……

下圖中，黑暗物質區的恆星，我們理論上是無法觀測到，而且許多能觀測到的恆星，也由於前面的恆星和塵埃所阻擋，所以很多的結構需要我們去推測。

如下圖所示，如果算上大小麥哲倫等附屬星系，我們的大銀河系實際上有30萬光年之大。但是，一般情況下，我們認為銀河系銀河系最外圍是直徑10萬光年的銀暈，上面有許多的球狀星團點綴，中心是一個稍小的銀核和一個扁平的銀盤。銀盤上有四條從銀心發出的旋臂旋臂，但是只有兩條英仙和南十字是主要的。我們的太陽位於一條旋臂分支——獵戶旋臂上，離銀心2.8萬光年之遙，2.5億年才能繞銀心一圈。

一般情況下，太陽系的行星離太陽越遠，繞行太陽的速度越慢，可是，銀河系遠處的恆星和近處的恆星繞行銀心的速度差距和計算不符，甚至一樣快。說明銀河系還有著許多我們不知道的物質，它們有著質量但是不發光，所以推測銀河系中存在著大量的暗物質。下圖是計算機模擬的可能暗物質分布。

通常情況下，星系的核心是整個星系的最明亮的一部分，如果不是塵埃阻擋，銀心的亮度將不會比許多明亮的恆星遜色，但是塵埃的阻擋讓我們無能為力，透過部分塵埃較少的窗口，我們可以瞥見銀心星星的多少，其下為一個著名的窗口巴德窗（圖片可能有版權），我們可以窺探銀心方向的恆星數目。

銀河系最有意思的是它的旋臂了，通常情況下，絕大多數漩渦星系有著自己的旋臂。但是旋臂的產生卻是個很有意思的謎團。人們通過計算認識到，如果沒有一種機制，那麼銀河系的旋臂將會變成緊密的發條，而不會像現在這麼舒展。

直到1964年，旅美中國天文學家林家翹、徐遐生等人建立了系統的密度波理論。密度波理論認為，旋渦星系的旋臂是恆星繞星系中心運動時空間分布較密集的區域。組成旋臂的恆星並非始終處於旋臂中，而是有進有出。在旋臂後方，恆星不斷進入旋臂，由於恆星密集，引力場加強而被減速，在旋臂前方，旋臂中的恆星速度加快，走出旋臂。因此旋渦星系能夠在整體上維持旋臂結構的圖案，並且懸臂是與星系的自轉方向同向的。密度波理論成功地解釋了旋臂結構的成因，得到了很多觀測事實的支持，但仍有一些問題尚不清楚。

下圖，如果銀河系沒有一種機制，最終旋臂會變成發條一樣的形狀。而不是現在的旋臂。

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