银河系
观测银河系,发现银河系由恒星组成;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。
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。[1]
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
银河系结构图
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,太阳不在中心。沙普利得出,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,银河系自转被发现以后,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。包含一、二千亿颗恒星。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,目前占主流的观点认为,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145亿岁左右,上下误差各有20多亿年。而科学界认为宇宙大爆炸大约发生137亿年前。另一说法,银河直径约为8万光年。 星族
编辑本段年龄推测
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可以测定银河系中最年老恒星的年龄,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140亿年左右。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。当然,这些恒星还不是银河系中最早形成的恒星。银河系中的第一代恒星具有非常大的质量,超过太阳质量的100倍。
在这样的恒星内部,核聚变反应极其快速,甚至只持续几百万年,因此,这些最早形成的恒星已经死亡、消失了很长时间。但是,与银河系的年龄相比,由于它们的形成时间与人们今天在银河系中观测到的最年老恒星的形成时间之差完全可忽略不计,因此,可以把这些最年老恒星的年龄看作银河系的年龄。
据其他多种方法测定,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所相隔的时间为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。
由天文学家Luca Pasquini,Piercarlo Bonifacio,Sofia Randich,Daniele Galli,and Raffaele G. Gratton.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了2至3亿年,因而估计球状星团的年龄在134±8亿岁左右,因此银河系的年龄不会低于136±8亿岁。
编辑本段星系全景
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。
2009.12.5 最新发表的全景图
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、天坛府、矩尺座、豺狼座、南三角座、圆规座、苍蝇座、南十宇座、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。银河在天空明暗不一,宽窄不等。最窄只4°~5°,最宽约30°。北半球来说作为夏季星空的重要标志,是从北偏东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,气势磅磅极为壮美,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)。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。
银河系目视全景图
编辑本段主要特征
简介
银河系是太阳系所在的恒星系统,包括一千二百亿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。它的总质量是太阳质量的1400亿倍。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7千光年。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形,那里星少,密度小,称为“银晕”,直径为7万光年。
银河系物质约90%集中在恒星内。恒星的种类繁多。按照恒星的物理性质、化学组成、空间分布和运动特征,恒星可以分为5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
与银河系类似的仙女座M31星系
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1000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。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、红外,X射线和γ射线辐射。其性质尚不清楚,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。对于银河系的起源和演化,知之尚少。
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,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,这样的一个源果然被发现了,这就是人马A。
人马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光年之内。它的周围有速度高达300公里/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。但是由于目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,其中恒星大约一千多亿颗,太阳就是其中典型的一颗。银河系是一个相当大的螺旋状星系,它有三个主要组成部分:包含旋臂的银盘,中央突起的银心和晕轮部分。
螺旋星系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,称为银晕,直径约10万光年。
旋臂主要由星际物质构成。银河系也有自转。太阳系以每秒250千米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。与银河系相对的称之为河外星系。
结构
观测到的银河旋臂结构
银河系的总体结构是: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核球。在核球区域恒星高度密集,其中心有一个很小的致密区,称银核。银盘外面是一个范围更大、近于球状分布的系统,其中物质密度比银盘中低得多,叫作银晕。银晕外面还有银冕,它的物质分布大致也呈球形。
观测到的银河旋臂结构2005年,银河系被发现以哈柏分类来区分应该是一个巨大的棒旋星系SBc(旋臂宽松的棒旋星系),总质量大约是太阳质量的6,000亿至30,000亿倍,有大约1,000亿颗恒星。
从80年代开始,天文学家才怀疑银河是一个棒旋星系而不是一个普通的螺旋星系。2005年,斯必泽空间望远镜证实了这项怀疑,还确认了在银河的核心的棒状结构与预期的还大。
银河的盘面估计直径为98,000光年,太阳至银河中心的距离大约是28,000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,因此强烈怀疑它有超重质量黑洞,因为已经有许多星系被相信有超重质量黑洞在核心。
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,恒星的典型速度是每秒钟210~240公里之间。因此这星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著。
银河的棒状结构长约27,000光年,以44±10度的角度横亘在太阳与银河中心之间,他主要由红的恒星组成,相信都是年老的恒星。
被观察到与推论的银河旋臂结构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100段。相信有四条主要的旋臂起源自银河的核心,它们的名称如下:
被观察到与推论的银河旋臂结构
2 and 8 - 3kpc 和英仙臂。
3 and 7 - 距尺臂和 天鹅臂(与最近发现的延伸在一起 - 6)。
4 and 10 - 南十字座和盾牌臂。
5 and 9 - 船底座和人马臂。
至少还有两个小旋臂或分支,包括:
11 - 猎户臂(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,人马臂和矩尺臂绝大部分是气体,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400光年。
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