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银河系

银河系(英语:The Milky Way,别名银汉天河银河星河天汉等),是太阳系所在的棒旋星系,包括1000~4000亿颗恒星和大量的星团、星云以及各种类型的星际气体和星际尘埃,从地球看银河系呈环绕天空的银白色的环带。总质量约为太阳的2100亿倍 [1] ,隶属于本星系群,最近的河外星系是距离银河系4万2千光年的大犬座矮星系。

银河系呈扁球体,具有巨大的盘面结构,由明亮密集的核心、两条主要的旋臂和两条未形成的旋臂组成,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2.6万光年。

银河系的中央是较大质量的黑洞(人马座A*),自内向外分别由银心、银核、银盘、银晕和银冕组成。银河系中央区域多数为老年恒星(以白矮星为主 [2] ),外围区域多数为新生和年轻的恒星。周围几十万光年的区域分布着十几个卫星星系,其中较大的有大麦哲伦星云和小麦哲伦星云。银河系通过缓慢的吞噬周边的矮星系使自身不断壮大。2015年3月,科学家发现银河系体积比之前认为的要大50%。

2019年3月,科学家估算出银河系质量约为1.5万亿太阳质量。 [3]

银河系是太阳系所在的恒星系统,包括1500~4000亿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,黑洞,它的可见总质量是太阳质量的2100亿倍。 [10]

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7000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状区域,那里恒星少,密度小,被称为“银晕”,直径为7万光年。

过去银河系被认为与仙女座星系一样是一个旋涡星系,但最新的研究表明银河系应该是一个棒旋星系。

银河系的90%的物质为恒星。恒星的种类繁多,按照物理性质、化学组成、空间分布和运动特征,恒星可以分为五个星族。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,银河系里已发现了一千多个星团。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。 [11]

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。它发出很强的射电辐射、红外辐射、X射线辐射和γ射线辐射,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400万倍。

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,这样的一个辐射源果然被发现了,这就是人马座A。

人马座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光年以内。它的周围有速度高达300千米/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1,000亿颗,太阳就是其中典型的一颗。银河系是一个相当大的棒旋星系,它由三部分组成,包括包含旋臂的银盘,中央突起的银心和晕轮部分。

旋涡星系M83,它的大小和形状都很类似于我们的银河系。银盘外面是由稀疏的恒星和星际物质组成的球状体,称为晕轮,直径约16万光年。

银河系也有自转。太阳系以250千米/秒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。

天文学家玛丽亚格曼认为通过对银河系恒星集群盘面的研究表明,银河系内围的恒星集群年龄较大,而外围的恒星则更加年轻,可以推测银河系的形成过程从内部开始,后来逐渐演化到10万光年以上的直径。科学家称本次调查还发现新的证据,银河系在成长过程中还吞并了许多小星系,来自其他星系的天体汇入了银河系的内部。 [11] 曾经史蒂芬霍金声称自己的观测表明银河系中心是一个巨大的黑洞。

2013年6月NASA公布了1.6亿像素容量为457MB最清晰银河图。

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做核球,在核球区域恒星高度密集。核球中心有一个很小的致密区,叫做银核。银盘外面是一个范围更大,近于球形的区域,其中物质密度比银盘中低得多,叫做银晕。银晕外面还有银冕,它的物质分布大致也呈球形。

2005年,银河系旋臂的结构被观测到。银河系按哈勃分类应该是一个巨大的棒旋星系SBc(旋臂宽松的棒旋星系),总质量是太阳质量的0.6万亿-3万亿倍,有大约1,000亿颗恒星。

从80年代开始,天文学家怀疑银河系是一个棒旋星系而不是一个普通的旋涡星系。2005年,斯必泽空间望远镜证实了这项怀疑,还确认了在银河核心的棒状结构比预期的还大。

银河的盘面估计直径为9.8万光年,太阳至银河中心的距离大约是2.6万光年,盘面在中心向外凸起。

银河的中心有巨大的质量和紧密的结构,因此怀疑它有超大质量黑洞,因为已经有许多星系被相信有超大质量的黑洞在核心。

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,恒星的典型速度在210~240千米/秒之间。因此这些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。

银河的棒状结构长约2.7万光年,以44±10度的角度横亘在太阳与银河中心之间,它主要由红色的恒星组成,大多是老年的恒星。

被推论与观察到的银河旋臂结构的每一条旋臂都给予一个数字对应(像所有旋涡星系的旋臂),大约可以分出一百段。有四条主要的旋臂起源于银河的核心,包括:

2 and 8 - 三千秒差距臂和英仙座旋臂。

3 and 7 - 矩尺座旋臂和天鹅座旋臂(与最近发现的延伸在一起 - 6)。

4 and 10 -南十字座旋臂和盾牌座旋臂。

5 and 9 -船底座旋臂和人马座旋臂。

还有两个小旋臂或分支,包括:

11 -猎户座旋臂(包含太阳和太阳系在内- 12)。

最新研究发现银河系可能只有两条主要旋臂人马座旋臂和矩尺座旋臂,其绝大部分是气体,只有少量恒星点缀其中。

谷德带(本星团)是从猎户臂一端伸展出去的一条亮星集中的带,主要成员是B2~B5型星,也有一些O型星、弥漫星云和几个星协,最靠近的OB星协是天蝎-半人马星协,距离太阳大约四百光年。

在主要的旋臂外侧是外环或称为麒麟座环,是由天文学家布赖恩颜尼(Brian Yanny)和韩第周纽柏格(Heidi Jo Newberg)提出的,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着,直径25万~40万光年。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。

一般认为,银河系中的恒星多为双星或聚星。2006年新的发现认为,银河系的主序星中2/3都是单星。 银河系中大部分的物质是暗物质,形成的暗银晕有0.6万亿~3万亿个太阳质量,以银核为中心聚集着。

新的发现使我们对银河结构与维度的认识有所增加,比先前由仙女座星系(M31)的盘面所获得的更多。新发现的证据证实外环是由天鹅座旋臂延伸出去的,明确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着银极的轨道上的星系碎片,说明了它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着银河。

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(横跨约五千个满月大小的区域)位于银河之内,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直线,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,距离约三万光年,暂时被称为室女座恒星喷流。

在2006年5月9日,Daniel Zucker和Vasily Belokurov宣布史隆数位巡天在猎犬座和牧夫座又发现了两个矮星系。

银河系的英文名称"乳白"源自它是横跨夜空的黯淡发光带。"Milky Way"这个名称是翻译自拉丁文的via lactea,而它又是从希腊的γαλαξα κκλο(galaxías kklos,"milky circle")翻译来的。伽利略在1610年使用望远镜首先解析出环带是由一颗颗恒星聚集而成。

1785 年,F.W.赫歇尔第一个研究了银河系结构。他用恒星计数方法得出了银河系恒星分布为扁盘状,太阳位于盘面中心的结论。

1918年,H.沙普利研究球状星团的空间分布,建立了银河系透镜形模型,太阳不在中心。

20世纪20年代,沙普利模型得到公认。但由于未计入星际消光,沙普利模型的数值不准确。研究银河系结构传统上是用光学方法,但有一定的局限性。近几十年来发展起来的射电方法和红外技术成为研究银河系结构的强有力的工具。在沙普利模型的基础上,我们对银河系的结构已有了较深刻的了解。

银盘是银河系的主要组成部分,在银河系中可探测到的物质中,有九成都在银盘范围以内。银盘外形如薄透镜,以轴对称形式分布于银心周围,其中心厚度约1万光年,不过这是微微凸起的核球的厚度,银盘本身的厚度只有两千光年,直径近16万光年,总体上说银盘非常薄。

除了1千秒差距范围内的银核绕银心作刚体定轴转动外,银盘的其他部分都绕银心作较差自转,即离银心越远转得越慢。银盘中的物质主要以恒星形式存在,占银河系总质量不到10%的星际物质,绝大部分也散布在银盘内。星际物质中,除电离氢、分子氢及多种星际分子外,还有10%的星际尘埃,这些直径在1微米左右的固态微粒是造成星际消光的主要原因,它们大都集中在银道面附近。

由于太阳位于银盘内,所以我们不容易认识银盘的起初面貌。为了探明银盘的结构,根据20世纪40年代巴德和梅奥尔对旋涡星系M31(仙女星系)旋臂的研究得出了旋臂天体的主要类型,进而在银河系内普查这几类天体,发现了太阳附近的三段平行臂。由于星际消光作用,光学观测无法得出银盘的总体面貌。有证据表明,旋臂是星际气体集结的场所,因而对星际气体的探测就能显示出旋臂结构,而星际气体的21厘米射电谱线不受星际尘埃阻挡,几乎可达整个银河系。光学与射电观测结果都表明,银盘确实具有旋涡结构。

银盘主要由星族Ⅰ天体组成,如G~K型主序星、巨星、新星、行星状星云、天琴座RR变星、长周期变星、半规则变星等。

银河系的中心即银河系的自转轴与银道面的交点。在星系的中心凸出部分,呈很亮的球状,直径约为两万光年,厚1万光年,这个区域由高密度的恒星组成,主要是年龄大约在100亿年以上老年的红色恒星。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。

银心在人马座方向1950年历元坐标为赤经17° 42′ 29″赤纬-28° 59′ 18″。

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。太阳距银心约十千秒差距位于银道面以北约八秒差距。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微米至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四千秒差距处有氢流膨胀臂即所谓“三千秒差距臂”(最初将距离误定为三千秒差距后虽订正为四千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53km/秒的速度涌向太阳系。在银心另一侧有大体同等质量的中性氢膨胀臂以135km/秒的速度离银心而去。它们应是1000万~1500万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70~140千米/秒的速度向外膨胀。盘内有平均直径为30秒差距的氢分子云。

在距银心70秒差距处有激烈扰动的电离氢区以高速向外扩张。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十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的形式出现的。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产生了同步加速辐射。

关于银心的最新观测表明,银河系的最核心部位基本 上全部是由白矮星组成的,数量则至少在10万颗上下。而和心中的核心,则是由大约70颗较大的白矮星组成的。至于如何观测到更多的内容,科学家表示,需要靠下一代观测设备,比如 NASA 正在建设的 James Webb 号天文望远镜来完成了。 [2]

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9.8万光年,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,叫做银冕,银冕至少延伸到距银心100千秒差距或32万光年远。

银河系被直径约30千秒差距的银晕笼罩。银晕中最亮的成员是球状星团。

在天文学中,冕指天体周围的气体包层,这种天体大气最外层的灼热气体很像人们头上带的一顶帽子,裹住星星光华的“圆脸”,冕这个字最初是指古代帝王头上带的一种帽子(礼帽),而天空的这种热气体看起来也像一顶帽子,所以人们就称这种气体叫银冕。太阳的冕是人们所熟知的日冕,恒星的冕称作星冕。

太阳系位于一条叫做猎户臂的旋臂上,距离银河系中心约2.64万光年,逆时针旋转,绕银心旋转一周约需要2.2亿年。

太阳系位于猎户座旋臂靠近内侧边缘的位置上,在本星际云(Local Fluff)中,距离银河中心7.94±0.42千秒差距我们所在的旋臂与邻近的英仙臂大约相距6,500光年(通过测定离地球约6370光年的一个大质量分子云核的距离得出)。我们的太阳系,正位于所谓的银河生命带。

太阳运行的方向,也称为太阳向点,指出了太阳在银河系内游历的路径,基本上是朝向织女,靠近武仙座的方向,偏离银河中心大约86度。太阳环绕银河的轨道大致是椭圆形的,但会受到旋臂与质量分布不均匀的扰动而有些变动,我们当前在接近近银心点(太阳最接近银河中心的点)1/8轨道的位置上。

太阳系大约每2.25~2.5亿年在轨道上绕行一圈,可称为一个银河年,因此以太阳的年龄估算,太阳已经绕行银河20~25次了。太阳的轨道速度是217km/秒,换言之每8天就可以移动1个天文单位,1400年可以运行1光年的距离。

科学家利用斯隆数字巡天的测光和光谱数据,对银河系的银盘进行了研究。结果颠覆了教科书上银河系的形象,表明银盘存在波浪状的结构,并且银盘的尺寸也可能比传统认为的更大 [13]

传统观点认为,银河系的银盘应该是一个平滑的盘,从银心向外密度呈指数下降,而且在银盘的上下两侧(或者说南北两侧),密度应该是镜像对称的。2002年,美国伦斯勒理工学院的海蒂纽伯格及其同事发现,在银盘的最外侧边缘存在恒星密集分布的团块,这一成团子结构被称为麒麟座星环。后来,其他天文学家又在麒麟座星环以外发现了另一个类似的子结构,被称为三角座-仙女座星流。

一个研究团队对2002年斯隆数字巡天的观测数据作了进一步分析,发现了另外两个类似子结构存在的迹象。这另外两个子结构位于麒麟座星环和我们的太阳之间。离太阳最近的子结构,距离银心大约3万光年,银盘以北的恒星密度超出预期;另一个子结构距离银心大约4万~4.5万光年,银盘以南的恒星密度超出预期。

它们分别命名为北近结构(north near structure)和南中结构(south middle structure) [14]

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人们可以测定银河系中最古老恒星的年龄,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130亿年左右。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。

据多种方法测定,从大爆炸算起,宇宙的年龄在140亿年左右。假定从大爆炸到银河系形成相隔的时间为10亿年,那么上述由核纪年法测定的银河系年龄与宇宙年龄是相容的。

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。由许多天文学家所组成的团队在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2~3亿年,因而估计球状星团的年龄在129±5亿岁左右,因此银河系的年龄不会低于122±8亿岁。 [15]

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。

银河在天空中明暗不一,宽窄不等。最窄只有4°~5°,最宽约30°。对于北半球来说,夏季星空的重要标志,是从北偏东地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),但在天空中可以看到明亮的猎户座,以及由天狼星、参宿四、南河三构成的明亮的“冬季大三角”。

北天拱极星座:小熊座、大熊座、仙王座、仙后座、天龙座

北天星座:仙女座、英仙座、武仙座、蝎虎座、鹿豹座、狐狸座、御夫座、牧夫座、猎犬座、小狮座、后发座、北冕座、天猫座、天琴座、天鹅座、天箭座、海豚座、飞马座、三角座

黄道十二星座:白羊座、金牛座、双子座、巨蟹座、狮子座、处女座、天秤座、天蝎座、人马座、摩羯座、宝瓶座、双鱼座

赤道带星座:小马座、小犬座、天鹰座、蛇夫座、巨蛇座、长蛇座、六分仪座、麒麟座、猎户座、鲸鱼座

南天星座:天坛座、天燕座、天鹤座、天鸽座、天兔座、天炉座、绘架座、唧筒座、雕具座、望远镜座、显微镜座、矩尺座、圆规座、时钟座、山案座、印第安座、飞鱼座、剑鱼座、苍蝇座、蜓座、杜鹃座、乌鸦座、凤凰座、孔雀座、水蛇座、豺狼座、大犬座、南三角座、南十字座、南鱼座、南极座、南冕座、船底座、船尾座、罗盘座、网罟座、船帆座、玉夫座、半人马座、波江座、盾牌座、巨爵座

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。 [16]

银河系有两个伴星系(卫星系):大麦哲伦云和小麦哲伦云。与银河系相对的星系称为河外星系。

银河系、仙女星系和三角星系是本星系群3个主要的星系,本星系群总共约有50个星系,而本星系群又是本超星系团的一份子。

银河被一些本星系群中的矮星系环绕着,其中最大的是直径达2.1万光年的大麦哲伦星系,最小的是船底座矮星系、天龙座矮星系和狮子II矮星系,直径都只有500光年(不如蜘蛛星云的直径)。其他环绕着银河系的还有小麦哲伦星系,最靠近的是大犬座矮星系,然后是人马座矮椭圆星系、小熊座矮星系、御夫座矮星系、六分仪座矮星系、天炉座矮星系和狮子座矮星系。

2006年1月,研究人员的报告指出,过去发现银河系的盘面有不明原因的倾斜,现今已经发现是环绕银河的大小麦哲伦星云的扰动所造成的涟漪。是在它们穿过银河系的边缘时,导致了某些频率的震动所造成的。这两个星系的质量大约是银河系的2%,被认为不足以影响到银河。但是加入了暗物质的考量,这两个星系的运动就足以对较大的银河造成影响。在加入暗物质之后的计算结果,对银河的影响增加了20倍,这个计算的结果是根据马萨诸塞州大学阿默斯特分校马丁温伯格的电脑模型完成的。在他的模型中,暗物质的分布从银河的盘面一直分布到已知的所有层面中,结果模型预测当麦哲伦星系通过银河时,重力的冲击会被放大。

麦哲伦星云图

美国航空航天局(NASA [17] )在2013年6月召开的美国天文学会第222次会议上公布了Swift探测器所拍摄的大麦哲伦星云(LMC)和小麦哲伦星云(SMC)的最新震撼照片,这是NASA有史以来公开过的最高清的太空图片。这些史无前例的高清图像将帮助科学家进一步辨识和研究两个星云中所存在的恒星、超新星以及星团系统。

这些图像均来自Swift探测器所搭载的紫外线光学望远镜(UVTO),NASA和戈达德空间飞行中心和宾夕法尼亚州大学的天体物理学家合作利用雨燕卫星上紫外/光学望远镜对离我们最近的两个星系进行了各种角度的拍摄,然后将拍摄下来的数万张小型照片拼接创建了分辨率超过1.6亿像素的最清晰的照片,总容量达到了457MB,格式为TIFF。

大麦哲伦星云的原始图片像素数高达1.6亿,由2200张局部照片拼接而成,而拍摄这些照片共耗时5.4天。而小麦哲伦星云的原始图片像素数则为5700万像素,由656张局部照片组成,拍摄耗时共计1.8天。

麦哲伦星云规模

据NASA官方资料显示,大麦哲伦星云和小麦哲伦星云都是距离我们银河系最近的大型天体系统,属于银河系的伴星系。其中,大麦哲伦星云距离银河系约16.3万光年,其规模约为银河系的20%,质量仅相当于银河系的2%,而小麦哲伦星云距离银河系约20万光年,质量是大麦哲伦星云的50%。 [12]

在宇宙中高速运行具有星系核的星系,当它追及到另一个具有星系核的星系时,如果两者的运行速度相近,就会相互吞噬,形成了一个更大的星系。倘若这两个星系的星系核相遇,就会相互绕转而形成一个质量更大的高速旋转的星系核。这个高速旋转的星系核就像一个巨大的发电机,从它的两极爆发出能量强大的粒子流向远方喷射。星系核的能量越大,喷射粒子流的流量也就越大,喷射得也就越遥远。我们把这样的星系核称作两极喷流星系核。星系核在喷射高能粒子流的时候,会消耗其自身的能量,然而,当它俘获了其它星团或者星系以后,就会增添能量。当星系核的能量发生由大到小的变化时,就会建造出两条粗大的喷流带。如果星系核的磁轴绕着另一条轴(这条轴称作星系核的自转轴)旋转,那么,喷流带的轨迹就会弯曲,而演变成旋涡星系的两条旋臂。 一般的,星系核的磁轴与自转轴之间的夹角(0~π/2)越大,所建造的星系盘面就会越扁;否则就会越厚。星系核的磁轴绕着自转轴的旋转速度越快,旋臂缠卷得就会越紧;否则,就会越松。旋涡星系的两条旋臂是恒星诞生的活跃区域。

我们的银河系就是一种旋涡星系棒旋星系。

当Alis Deason重新校准测量银河系质量的仪器时,竟然发现银河系质量减小了。“我们发现银河系的质量只有一般所认为的一半。”Deason说。她是美国加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的天文学家,在美国天文学会第221次会议上报告了她的测量结果。

测量银河系的质量比较复杂,部分原因是其质量大多来源于无法看到的暗物质。科学家们通常会测量星系的旋转速率,并结合暗物质分布规律的理论得出结果。利用这个方法,哈佛史密森天体物理中心的Mark Reid及其团队测量出了相当于太阳质量几万亿倍的银河系总质量,并于2009年发布。不过,Reid仍表示,“测量银河系的总质量非常复杂”,并且存在诸多不确定因素。

Deason和她的同事采取了不同的方法。在现今发表在《皇家天文学会月报》上的研究中,他们首次搜寻银河系光晕直径为10亿光年的光球里距中心非常遥远的星体。Deason解释,这些星体的扩散速度可以揭示银河系的质量。

结果显示,银河系的质量“仅仅”是太阳质量的5000亿~10000亿倍比之前Reid的测量结果的一半还要小。Deason提醒,这一结果是基于她对银河系光晕的大小以及星体围绕星系中心运动的假设而得出的。不过,她认为这些假设都是有可信服的理论依据的。

Reid表示,测量银河系的质量“对理解银河系是怎样形成的以及星系团在未来几十亿年的发展趋势是很重要的”。因为星系团之间有引力存在。“知道银河系总质量的最好办法是了解星系团完整的三维速度。”他说。

现有的技术并不能提供这些信息,不过Deason希望更大望远镜的观测结果可以尽快证实她的结论。“我们需要更多距离银河系中心更远的星体。”她说。

2019年2月6日,哈勃太空望远镜在银河系“后院”发现一个此前不为人知的矮星系,新发现的恒星系亮度微弱,直径约3000光年,仅相当于银河系一块“碎片”。研究人员将其命名为“Bedin 1”。它有长达130亿年的历史,在天文学上相当于早期宇宙的“活化石”,可以帮助揭示宇宙早期演化的奥秘。 [18]

科学家利用NASA的远紫外谱仪探索卫星首次探测到船底座伊塔星(Eta Carinae)的伴星。船底座伊塔星是银河系中最重最奇异的星体,坐落在离地球7500光年船底座,在南半球用肉眼就可以清楚的看到。科学家认为船底座伊塔星是一个正迅速走向衰亡的不稳定恒星。

《自然》杂志报道,美国天文学家在距离地球149光年的地方天鹅座中的HD188753星系发现了一个具有三颗恒星的奇特星系,在这个星系内的行星上,能看到天空中有三个太阳。

美国宇航局寻找地球以外生命物质存在证据的科研小组研究发现,某些在实际生命化学反应中起到至关重要作用的有机化学物质,普遍存在于我们地球以外的浩瀚宇宙中。

通过分析星系团(图中左侧的点),斯隆数字天空观测计划天文学家确定,暗能量正在驱动着宇宙不断地膨胀。

据英国《卫报》报道,证实宇宙正在膨胀是本年度最重大的科学突破。近73%的宇宙由神秘的暗能量组成,它是一种反重力。在19日出版的美国《科学》杂志上,暗能量的发现被评为本年度最重大的科学突破。通过望远镜,人类在宇宙中已经发现近2000亿个星系,每一个星系中又有约2000亿颗星球。但所有这些加起来仅占整个宇宙的4%。

在新的太空探索基础上,以及通过对100万个星系进行仔细研究,天文学家们至少已经弄清了部分情况。约23%的宇宙物质是“暗物质”。没有人知道它们究竟是什么,因为它们无法被检测到,但它们的质量大大超过了可见宇宙的总和。而近73%的宇宙是最新发现的暗能量。这种奇特的力量似乎正在使宇宙加速膨胀。英国皇家天文学家马丁里斯爵士将这一发现称为“最重要的发现”。

这一发现是绕轨道运行的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)和斯隆数字天文台(SDSS)的成果。它解决了关于宇宙的年龄、膨胀的速度、组成宇宙的成分等一系列问题的长期争论。天文学家现今相信宇宙的年龄是138亿年。

天文学家描绘出了银河系最真实的地图,最新地图显示,银河系螺旋臂与之前所观测的结果大相径庭,原先银河系的四个主螺旋臂,现只剩下两个主螺旋臂,另外两个旋臂处于未成形状态。

这个描绘银河系进化结构的研究报告发表在本周美国密苏里州圣路易斯召开的第212届美国天文学协会会议上。3日,威斯康星州立大学怀特沃特分校的罗伯特本杰明将这项研究报告向记者进行了简述。他指出,银河系实际上只有两个较小的螺旋手臂,与天文学家所推断结果不相符。

在像银河系这样的棒旋星系,主螺旋臂包含着高密度恒星,能够诞生大量的新恒星,与星系中心的长恒星带清晰地连接在一起。与之比较,未成形螺旋手臂所具有的高气体密度不足以形成恒星。

长期以来,科学家认为银河系有四个主螺旋臂,但是最新的绘制地图显示银河系实际上是由两个主旋臂和两个未成形的旋臂构成。本杰明说,“如果你观测银河系的形成过程,主螺旋手臂连接恒星带具有着重要的意义。同样,这对最邻近银河系的仙女座星系也是这样的。”

绘制银河系地图是一个不同寻常的挑战,这对于科学家而言就如同一条小鱼试图探索整个太平洋海域一样。尤其是灰尘和气体时常模糊了我们对星系结构的观测。据悉,这个银河系最新地图主要基于“斯皮策空间望远镜”红外线摄像仪所收集的观测数据。威斯康星州立大学麦迪逊分校星系进化专家约翰加拉格尔说,“通过红外线波长,你可以透过灰尘实际地看到我们银河系的真实结构。”当前,“斯皮策”空间望远镜所呈现的高清晰图像使天文学家能够观测大质量恒星是如何进化、宇宙结构是如何成形的。

欧洲航天局2016年9月14日公布了一幅借助“盖亚”空间探测器测绘完成的银河系三维地图,显示11.4亿颗恒星的位置和亮度。这是迄今人类绘制的最精确银河系地图。 [19]

在北半球夏季看到的银河(在天蝎座、人马座延伸至夏季大三角,甚至仙后座)最明显,冬季银河很黯淡(在猎户座与大犬座)。

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,发现银河由恒星组成;而后,T.赖特、I.康德、J.H.朗伯等认为,银河和全部恒星可能集合成一个巨大的恒星系统。

1750年,英国天文学家赖特(Wright Thomas)认为银河系是扁平的。1755年,德国康德和郎伯特(Lambert Johann heinrich)提出了恒星和银河之间组成一个巨大的天体系统。1785年,英国天文学家威廉赫歇耳绘出了银河系的扁平形体,并认为太阳系位于银河的中心。

1918年,美国天文学家沙普利(Harlow Shapley)经过4年的观测,提出太阳系应该位于银河系的边缘。1926年,瑞典天文学家林得布拉德(Lindblad Bertil)分析出银河系也在自转。

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1200亿颗恒星。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125亿岁左右,上下误差各有5亿多年。而科学界认为宇宙大爆炸大约发生于138亿年前。

2014年,科学家公布了最新的观测数据,银河系的质量仅为仙女座的一半。这个研究结果来自一支国际研究小组,包括卡内基梅隆大学的宇宙学家马修沃克,他们的研究论文发表在英国皇家天文学会的月刊上。论文指出,研究小组使用了一种全新的方法去测量星系的质量,比以往的测量方法更加精确。

2015年3月,科学家使用斯隆数字巡天勘测数据分析了银河系边缘恒星的亮度和距离,结果发现银河系边缘像瓦楞纸板一样,存在皱褶结构,凹槽中存在着恒星。实际上这些恒星区域也是银河系的一部分,真实的银河系比之前预想大50%。

2019年3月,科学家们利用美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜和欧州航天局盖亚任务的观测数据来对银河系质量进行估计,得出的结果是约为1.5万亿太阳质量。 [3]

1750年英国天文学家赖特(Wright Thomas)认为银河系是扁平的。

1755年德国哲学家康德提出了恒星和银河之间可能会组成一个巨大的天体系统;随后的德国数学家郎伯特(Lambert Johann heinrich)也提出了类似的假设。

1785年英国天文学家威廉赫歇耳用“数星星”的方法绘制了一张银河图,在赫歇耳的银河图里,银河系是偏平的,被群星环绕,其长度为7000光年,宽1400光年。我们的太阳处在银河系的中心,这是人类建立的第一个银河系模型,它虽然很不完善,但使人类的视野从太阳系扩展到银河系广袤的恒星世界中。

1845年罗斯勋爵发现第一个漩涡星系M51。

1852年美国天文学家史帝芬.亚历山大声称银河系是一个旋涡星系,却拿不出证据加以证明。

1869年英国天文学作家理查.普洛托克提出相同的见解,但一样无法证实。

1900年荷兰天文学作家科内利斯.伊斯顿公布银河系漩涡结构图,然而旋臂及银心都画错了。

1904年,恒星光谱中电离钙谱线的发现,揭示出星际物质的存在。随后的分光和偏振研究,证认出星云中的气体和尘埃成分。

1905年,赫茨普龙发现恒星有巨星和矮星之分。

1906年,卡普坦为了重新研究恒星世界的结构,提出了“选择星区”计划,后 人称为“卡普坦选区”。他于1922年得出与F.W.赫歇耳的类似的模型,也是一个扁平系统,太阳居中,中心的恒星密集,边缘稀疏。在假设没有明显星际消光的前提下,于1918年建立了银河系透镜形模型,太阳不在中心。到二十年代,沙普利模型已得到天文界公认。由于未计入星际消光效应,沙普利把银河系估计过大。到1930年,特朗普勒证实星际物质存在后,这一偏差才得到纠正。

1913年,赫罗图问世后,按照光谱型和光度两个参量,得知除主序星外,还有超巨星、巨星、亚巨星、亚矮星和白矮星五个分支。科内利斯.伊斯顿再度公布错误的银河系漩涡结构图。

1917年,美国天文学家沙普利(Harlow Shapley)用威尔逊山天文台的2.5米反射望远镜研究当时已知的100个球状星团,通过观测其中的造父变星来确定这些球状星团的距离。

1922~1924年美国天文学家哈勃发现,星云并非都在银河系内。哈勃在分析M31仙女座大星云一批造父变星的亮度以后断定,这些造父变星和它们所在的星云距离我们远达几十万光年,因而一定位于银河系外。这项于1924年公布的发现使天文学家不得不改变对宇宙的看法。

1926年瑞典天文学家林得布拉德(Lindblad Bertil)分析出银河系也在自转。

1927年,荷兰天文学家奥尔特定量地测出了银河系的较差自转,进一步证明太阳确实不在银河系中心。

1929年荷兰天文学家巴特.博克计划使用恒星计数法探测银河系的结构,十多年后宣告失败。

1931年巴德于威尔逊山天文台工作,并开始发展星族的概念。

1943年威廉.摩根(William Morgan)与光谱学家飞利浦.基南共同发表一套完整的光谱图集来描述各种不同光谱型和光度级的恒星之光谱特征,称为MK(摩根基南)分类系统。

1944年,巴德通过仙女星系的观测,判明恒星可划分为星族Ⅰ和星族Ⅱ两种不同的星族。星族Ⅰ是年轻而富金属的天体,分布在旋臂上,与星际物质成协。星族Ⅱ是年老而贫金属的天体,没有向银道面集聚的趋向。

1947年利用MK系统来描绘银河系的旋臂。

1950年用49个OB型单星及三个OB型星群的距离,无法显现出清楚的旋臂结构。同时受到巴德的启发改而观测描绘银河系中的HII区,并用位于其中的OB型星来定出距离。通过电波观测,发现银河系的星际空间存在着大量气体,尤其是中性氢,它们几乎遍布整个银河系,这些气体发射波长为21厘米的电波。当人们弄清楚了这些中性氢气云在银河系中的分布后,他们便推测了银河系的大致形状,认为那是一个旋窝星系。

1951年科学家首次发现银河系有3条旋臂。将HII区的位置画在银河系图上,揭示了两个旋臂,分别是猎户臂及英仙臂,并在同年美国天文学会年会上发表,证明了银河系属于漩涡星系型态。

1957年,根据金属含量、年龄、空间分布和运动特征,进而将两个星族细分为中介星族Ⅰ、旋臂星族(极端星族Ⅰ)、盘星族、中介星族Ⅱ和晕星族(极端星族Ⅱ)。

1964年美籍华裔科学家林家翘与徐遐生提出旋涡星系螺旋臂的维持密度波理论,初步解释了旋臂的稳定性,他们建议螺旋臂只是螺旋密度波的显示。

20世纪七八十年代,人们探测银河系一氧化碳分子的分布,又发现了第四条旋臂,它跨越狐狸座和天鹅座。1976 年,两位法国天文学家绘制出这四条旋臂在银河系中的位置,分别是圆规座旋臂、盾牌座-半人马座旋臂、人马座旋臂和英仙座旋臂。

1971年英国天文学家林登贝尔和马丁内斯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。

1982年美国天文学家贾纳斯和艾德勒完成对银河系434 个银河星图的图表绘制,发表了每个星团的距离和年龄数字。他们发现,银河系并没有旋涡结构,而只是一小段一小段地零散旋臂,漩涡只是一种“幻影”,这里因为银河系各处产生的恒星总是沿银河系旋转方向形成一种“串珠”。而不断产生的新恒星连续地显现着涡旋的幻影。

1989年太阳离银心到底有多远?这个所谓的“银心距”,对于银河系来说,是个基本的和重要的参数。自1918年以后的70来年间,一直有人根据球状星团的空间分布等方式进行探讨。许多人设法运用不同的方式研究。科学家们得出的数值不相同,最小为2.28万光年,最大为2.77万光年。1989年得出的结果是2.44万光年,上下可能各有3000光年的误差。照这样说来,太阳和太阳系天体都在银河系中比较靠近中间的地方。

2004年天文学家使用甚大望远镜(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了2至3亿年,因而估计球状星团的年龄在134±8亿岁,因此银河系的年龄不会低于136±8亿岁。

2005年科学家用斯皮策(史匹哲)红外太空望远镜对银河系中心进行了一次全景式扫描,他们分析了扫描得到的数据后认为,银河系的中心是一个棒状结构。天文学家说,这个棒状体长约2.7万光年,比早先的猜测长7000光年,它所指的方向相对于太阳和银心连线之间的夹角约为45°。这一研究成果证实了早先人们对银河系形状的猜想:银河系不是一个简单的旋涡星系,而是一个有棒状星核的SBc棒旋星系(旋臂宽松的棒旋星系),总质量大约是太阳质量的6,000亿至30,000亿倍。有大约1000亿颗恒星。银河的盘面估计直径为10万光年,太阳至银河中心的距离大约是2.6万光年,盘面在中心向外凸起。

2006年银河系银晕的外面还有一个范围更大的 物质分布区暗晕,那是现今科学家们十分关注的地方,因为暗晕中可能存在着大量的暗物质。2006年1月,科学家宣布说,他们已证实银河系发生了弯曲变形,而导致其变形的力量来自环绕其外围的暗物质激荡。科学家解释说,暗物质虽然看不见,但它们的质量可能是银河系中可见物质的20倍,所以对银河系中天体的影响是不可小视的。

2008年另外一个令人关注的问题是“人马座A*(Sagittarius A*)”:一个让人困惑多年的位于银心的射电发射源。天文学家一直怀疑那是存在于银河系中心的巨大黑洞,但始终没得到确凿的证实。2008年,科学家宣布说,他们通过观测证实银心中的确存在着黑洞。科学家花了16年时间在智利的欧洲南方天文台追踪围绕银心运行的28颗恒星,从而证实了黑洞的存在,因为黑洞影响着这些恒星的运行。探测表明,这个名为“人马座A*”的巨型黑洞,其质量是太阳的420万倍,距离地球大约2.6万光年。

2008年最新的研究表明,银河系只有两条主旋臂,这两条主旋臂就是英仙座旋臂和盾牌座-半人马座旋臂,它们都与银河系核球中心的恒星棒连接着。这一认识来自2008年6月3日公布的一幅由斯皮策(史匹哲)红外太空望远镜拍摄的银河系照片,这是人类迄今为止拍摄到的最为详细也是最大的

一幅由80万张图片组合成的银河系照片,全长达55米,分辨率比此前最为清晰的银河系照片高100倍。在这幅图片的帮助下,科学家对银河系进行了恒星计数,他们在计数后认为银河系只两条主要旋臂。在依据此项研究绘制的银河全图上,人们看到两条源于核球的主旋臂,太阳依然位于银河系接近边缘的地方,它的具体位置是猎户座旋臂的内侧,这是一条小旋臂,处于人马座臂和英仙座臂之间。人马臂和矩尺臂绝大部分是气体,只有少量恒星点缀其中。

2015年3月12日科学家发现真实的银河系比之前预想大50% [21]

一般而言,根据爱因斯坦的狭义相对论,任何物体通过空间时的绝对速度是没有意义的,因为在太空中没有合适的惯性参考系可以作为测量银河速度的依据(运动的速度,总是需要与另一个物体比较才能量度)。

因为各向宇宙微波背景辐射非常的均匀,只有万分之几的起伏。所以就让乔治斯穆特想到了一个方法,就是测量宇宙微波背景辐射有没有偶极异向性。

在1977年, 美国劳伦斯伯克莱国立实验室的乔治斯穆特等人,将微波探测器安装在U-2侦察机上面,确切地测到了宇宙微波背景辐射的偶极异向性,大小为 3.5±0.6 mK,换算后,太阳系在宇宙中的运动速度约为390±60 千米/秒,但这个速度,与太阳系绕行银河系核的速度220 千米/秒方向相反,这代表银河系核在宇宙中的速度,约为600千米/秒。

有鉴于此,许多天文学家相信银河以600千米/秒的速度相对于邻近被观测到的星系在运动,大部分的估计值都在每秒130~1,000千米之间。如果银河的确以600千米/秒的速度在运动,我们每天就会移动5,184万千米,或是每年189 亿公里。相较于太阳系内,每年移动的距离是地球与冥王星最接近时距离的4.5倍。

所谓第四宇宙速度,是指在地球上发射的物体摆脱银河系引力束缚,飞出银河系所需的最小初始速度,约为110-120km/s,这个数据是指在银河系内绝大部分地方所需要的航行速度。但如充分利用太阳系的线速度以及地球的线速度,最低航行速度可减小为82km/s。

当前的观测认为仙女星系(M31)正以每秒300公里的速度朝向银河系运动,在30-40亿年后可能会撞上银河系。但即使真的发生碰撞,太阳以及其他的恒星也不会互相碰撞,但是这两个星系可能会花上数十亿年的时间合并成椭圆星系。

天文学家发现银河系“比之前想象的要大”据英国广播公司6日报道,由国际天文学家组成的研究小组发现,地球所在的银河系比原来以为的要大,运转的速度也更快。

天文学家利用在夏威夷、加勒比海地区和美国东北部的天文望远镜观察得出结论,银河系正以每小时90万公里的速度转动,比之前估计的快大约10%。

银河系的体积也比之前预计的大50%左右。

科学家们指出,体积越大,与邻近星系发生灾难性撞击的可能性也增大。

不过,即使发生也将是在20-30亿年之后。

美国哈佛-史密森天体物理学中心的研究员利用“超长基线阵列”(Very LongcenterArray)仪器来推论地球所在银河系的质量和速度。

研究员表示,使用这个方法找出的数据更准确,比较以前的方式所需要的假定更小。

研究员还说,银河系与仙女座星系(Andromeda Galaxy)的大小相当。

仙女座星系、银河系和三角星系是地球所在的星系群中三个最大的星系。

此前,科学家一直认为仙女座星系最大,银河系只是仙女座星系的“小妹妹”。

研究员在美国加利福尼亚州第213届美国太空学会会议上发表有关研究结果。

质量≈10E11太阳质量

直径≈100千秒差距

银心方向:α=17h42m.5,δ=-28°59′ [22]

太阳距银心≈9千秒差距

北银极:α=12h49m, δ=-27°2'

太阳处银河系旋转速度≈250公里/秒

太阳处银河系旋转周期≈220E6年

相对于3K背景的运动速度≈600公里/秒

(朝向α=10h,δ=-20°方向)

美国航天局(NASA)公布了数字版银河系360度全景图,该图片由“斯皮策”太空望远镜过去10年拍摄的200万张照片拼接而成,包括银河系一半以上的恒星,像素达200亿,如果打印出来,需要体育场那么大的地方才能展示,因此美国航天局决定发布其数字版,方便天文迷查询。

人们惊奇地发现,如今想一览银河系已简单到只要一点鼠标即可。其实,这张图片展示的仅是地球天空中大约3%的区域,却包含了银河系里超过一半的星辰。

2003年升空的“斯皮策”太空望远镜已对从太阳系的小行星到可观测宇宙边缘的遥远星系进行了逾10年的研究。在此期间,为完成银河系的红外图像记录,“斯皮策”已工作4142个小时。这是首次在一张巨幅全景图上将所有星辰的图片拼接再现。

我们的星系是个扁平的螺旋盘,太阳系位于其中一个螺旋臂上。当我们望向星系中心时,总能看到一个充满星辰又尘土飞扬的区域。由于大量尘埃和气体阻挡了可见光,因此在地球上无法直接用光学望远镜观测到银河系中心附近的区域。而由于红外线的波长比可见光长,所以红外望远镜“斯皮策”能穿透密集的尘埃并观测到更遥远的银河系中心地带。

天文学家根据获取的数据绘制了一幅更精确的银河系中心带星图,并指出银河系比我们先前所想的更大一些。这些数据使科学家能建立起一个更全面立体的星系模型。 [16]

哥伦比亚大学的科学家对银河系的质量进行了精确计算,最新的结果认为银河系质量大约是太阳的2100亿倍,包括银河系边缘拥有数千颗恒星的恒星团。科学家通过超级计算机运行后获得了银河系质量分布图,目前计算出的银河系质量是最为精确的,这项研究结果有助于我们对银河系的结构进行研究,比如银河系的跨度等。之前我们对银河系质量的估计来自观测恒星移动的速度,其中拥有巨大的误差。

为了得出这个结论,研究人员提出了一种新的方法来估算银河系质量,来自哥伦比亚大学的博士Andreas Kupper负责本项研究。研究小组认为可以通过斯隆数字巡天观测到由于银河系质量所导致的波动现象,利用哥伦比亚大学的超级计算机模拟出多少质量能够诱发如此规模的波动。当然其中还要考虑银河系的自转速度、不同球状星团的位置等,这些因素对波动的产生有着一定的影响。通过这种方式并结合银河系大约12万光年的直径,科学家计算出银河系的质量为2100亿倍太阳质量。 [1]

这个数字虽然是截止2015年较为精确的值,但仍然存在不确定性,偏差可能达到20%左右,比之前银河系的质量估计值偏差要小很多。早前的数据认为银河系的质量是太阳的7500亿倍,甚至一度达到1万亿倍,误差率达到100%,几乎无法确定银河系的具体质量。虽然我们对银河系的质量有了进一步的理解,但科学家认为这个值仍然不太准确,因为银河系的直径还无法确定。计算使用了12万光年的值,但有研究显示银河系的真实直径可能达到180万光年,部分物质与仙女座星系发生了重叠。

在银河系附近还有大量的暗物质无法观测,大多数恒星聚集在4万光年的半径内,之外几乎完全是由暗物质统治,因此银河系内还有许多无法观测到的暗物质质量。科学家正在使用斯隆数字巡天,以便对银河系内的恒星进行更加精确定位。银河系的大小在宇宙中应当属于中流水平,不会太“重”也不会太“瘦”,下一步科学家计划继续对银河系质量进行研究,并与宇宙中的其他星系进行对比。 [23]


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