银河系(Milky Way Galaxy ,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的环带。总质量约为太阳的2100 亿倍,隶属于本星系,最近的河外星系是距离银河系254 万光年的仙女星系。
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。
银河系的中央是超大质量的黑洞(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),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。
2017年10月,中国天文学家确定太阳系所在的银河系比之前通常认为的要宽近26%。
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。
[1]
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% ,
星族气体和尘埃的分布不均匀,有的聚集为星云,银河系有的则散布在星际空间。[2]
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250 万倍。
人马座 A 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 10 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。
为通过对 银河系 恒星集盘面的研究表明, 银河系内围的恒星集年龄较大, 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。 [2] 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。
曼认
天文学家 玛丽亚 ·格 太阳在银河系中位置示意图
2015 年 3 月,科学家发现银河系体积比之前认为的要大 2017 年 10 月,中国天文学家确定银河系新边界,太阳系所在的银河系比之前通常认 为的要宽近 26% 。银河系新的边境不应该被认为是绝对确定的。 [14]
叠编辑本段 天体结构
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。
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:
50% 。
2005 年, 银河系旋臂 的结构 观测到的银河旋臂结构
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 银河系 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。
2 and 8 - 三千秒差距臂和英仙座旋臂。
银河系悬臂示意图
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γαλαξ ?α ?
κg?aκlaxλíaοs ?k(y klos ,"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10 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(仙女座星系)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RR 变星、长周期变星、半规则变星等。
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