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太陽系的謎題都這麼多,為什麼我們還要去研究銀河系?

在20世紀,天文學家繪製了一張巨大的天空圖,遠遠超出了太陽系和整個星系的範圍。但近年來,宇宙製圖師重新繪製了銀河系的圖像。為什麼?因為許多天體以前從未見過。

銀河系是太陽系所在的恆星系統,包含2000多億顆恆星、大質量星團和星雲,以及各種星際氣體和塵埃。它的直徑約為10萬光年,中心厚度約為1.2萬光年,總質量是太陽質量的1400億倍。銀河系是一個具有螺旋結構的螺旋星系,即星系中心和四個螺旋臂,相距4500光年。我們的太陽位於銀河系獵戶座的臂上,距離銀河系中心約26000光年。如果從側面看,銀河系就像一個橢圓形的平面,稱為銀河盤;星系中心鑲嵌著一個叫做銀核的球狀區域,直徑為8000光年,那裡聚集著恆星、氣體和塵埃;最中心的部分是人馬座A

在星系的中心,電子和反電子發生了100噸重的碰撞。(正電子)每秒鐘都會發生一次,從而產生一個發光的伽瑪射線閃光。銀河系的大部分輻射(從可見光到伽瑪射線)主要來自星系核,那裡生活著大量明亮的「短命」新星。但是關於湮滅輻射的來源有很多觀點:首先,暗物質的衰變可能是宏觀黑洞發射的結果;第二,超新星爆炸的結果;其次是黑洞或中子星,它們在「吞噬恆星」時也可能會湮滅輻射。簡而言之,形勢是不可預測的。

研究人員最近表示,如果銀河系的磁場發生變化,正電子也會輻射,它們在湮滅之前往往會運行數萬光年。最後,天文學家應該關注一顆*人馬座a恆星,它是一個巨大的中心黑洞,質量大約是太陽的400萬倍。

它通常處於平靜狀態,就像火山的休眠狀態。但是幾百萬年前,它爆發過一次正電子,形成了一個球形湮滅暈,但是還沒有看到伽馬射線。當然,黑洞不發射任何東西。正電子發射是指當光材料以越來越快的速度接近黑洞時,黑洞附近會發生碰撞,產生各種高能現象。

在銀河系的中心,這個球狀星系核形成的原因和方式仍然是個謎。

大多數理論家認為,在120億到130億年前星系形成後不久,恆星聚集形成了一個凸起。經過10億年的時間,這些天體慢慢地匯聚成這個球狀區域。但是最新的關於銀核行星的研究指出,許多銀核行星比預期的要年輕,年齡在20億年到50億年之間。天文學家M. Ritchie說,我們需要計算這些年輕的行星是否奇異。

銀芯中還存在行星帶,沿銀盤平行方向插入,貫穿整個銀芯,形成行星密集柱狀區域(稱為銀柱)。在柱狀區域的兩端,大量的恆星湧出,形成了典型的銀河系玩具風車形狀。

里奇的探索揭示了一個罕見的特徵:圓柱形區域的旋轉形狀像圓柱一樣滾動,甚至驅動著星系的其他部分。這在其他星系也可以看到,也許在宇宙中是普遍存在的。

新的理論可能會闡明這些問題。中國的一個天文學家小組正在用計算機模擬銀核的形成。他們基於里奇的星系核軸向速度理論對數據進行了分析,結果與當前主流理論相反。主流理論認為,原始星系一定是與其他行星盤相撞,當所有的殘骸結合在一起,就形成了星系核。他們認為,原始星系的旋轉圓盤可能會自然地產生一個手狀的圓柱體,然後慢慢變得稠密,形成今天的形狀。

該模型為銀核和柱狀體的形成提供了直接的解釋。大多數柱狀星系都有美麗對稱的旋臂,就像我們的銀河系一樣。

本傑明說:「星系天文學就像一個巨大的拼圖,很多拼圖都放錯了地方。」在20世紀50年代,天文學家第一次修正了一些拼圖的位置。通過跟蹤中性氫氣的分布,其譜線為21厘米,這意味著它可以在不被塵埃阻擋的情況下穿過太空。突然,科學家們看到了來自星系另一邊的氣體雲信號,這使得他們繪製了星系的大結構圖。然而,直到最近10年,天文學界才使用其他數據獲得了明確的結果。

例如,哈佛斯密松寧中心的研究者T.戴姆和P.撤迪厄斯報告說,他們發現了一條彎曲的臂,處於銀心的遠邊。這條臂現被稱為3一KPC,十分類似於近地球這邊的那條臂的對偶。曾經他們又發現了一條最遠的臂,現在知悉,它是Scutum Centinuation旋臂的一部分,而該臂有時消失在銀河的另一側,而後又在目前觀測到的一側重新出現。

戴姆說我們的星系有很多神奇的地方。到目前為止,對星繫結構最好的科學總結並不是教科書上所說的一幅圖片,而是一幅藝術性的星系概念圖,就像從上面看到的美麗的鏡面漩渦(非常對稱)。他說,銀河系並不像模型顯示的那樣有序。

在不久的將來,天文學界可能會進行一次大規模的測量,利用脈衝(一種天文現象,如激光埠,放大天文輻射)來繪製星系的結構。他們將在五年內精確測量銀河系中大約400個脈衝的距離,包括從星系中心到星系的遠端。

長期以來,這一測量方法一直受到人們的關注。它的初步工作表明,太陽到星系中心的距離和星系本身的旋轉速度,前者為2740萬光年,後者為250公里每秒。太陽系圍繞中心運行需要2.3億年。

高速旋轉意味著銀河系的質量比之前預計的大5%。Rich等人在2008年報告說,如果是這樣的話,銀河系和仙女座星系的引力將把它們拉到一起,加速碰撞。

繪製一幅完整的銀河系地圖可能並不容易,但這個龐大的測繪項目已經開始。歐洲航天局(European Space Agency)的蓋亞(Gaia)探測器將探測到接近太陽系的10億個天體,相當於銀河系天體總數的1%。如果這項工作成功,無疑將為銀河系的研究開闢一個新時代。

本傑明說:「我們現在正在用各種方法繪製銀河系的地圖。人們正在關注舊數據和新發現的更新。人們還發現,在星系盤外有一個由稀疏的行星組成的暗球狀暈,以及一個緊密聚集的球狀星團,它們都在銀河系內移動。這樣,銀河系的總跨度就遠不止10萬光年,而是30萬光年。


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