银河系

大火齐珠

回复 10# 大火齐珠

研究历史


  古代探索
  　虽然从非常久远的古代，人们就认识了银河系。但是对银河系的真正认识还是从近代开始的。

　　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。到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。 近代研究
　　十八世纪中叶人们已意识到，除行星、月球等太阳系天体外，满天星斗都是远方的“太阳”。赖特、康德和朗伯特最先认为，很可能是全部恒星集合 成了一个空间上有限的巨大系统。像太阳一样的恒星在银河系里是多之又多的！

　　第一个通过观测研究恒星系统本原的是F.W.赫歇耳。 他用自己磨制的反射望远镜，计数了若干天区内的恒星。1785年，他根据恒星计数的统计研究，绘制了一幅扁而 平、轮廓参差、太阳居其中心的银河系结构图。他用50 厘米和120厘米口径望远镜观测，发现望远镜贯穿本领增加时，观察到的暗星也增多，但是仍然看不到银河系的边缘。F.W.赫歇耳意识到，银河系远比他最初估计的为大。F.W.赫歇耳死后，其子J.F.赫歇耳继承父业，将恒星计数工作范围扩展到南半天。十九世纪中叶，开始测定恒星的距离，并编制全天星图。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。沙普利在完全不同的基础上，探讨银河系的大小和形状。他利用1908～1912年勒维特发现的麦哲伦云中造父变星的周光关系，测定了当时已发现有造父变星的球状星团的距离。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。银河系物质约90%集中在恒星内。1905年，
赫茨普龙发现恒星有巨星和矮星之分。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。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。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）。

　　恒星成双、成群和成团是普遍现象。在太阳附近25 秒差距以内，以单星形式存在的恒星不到总数之半。迄今已观测到球状星团132个，银河星团1,000多个，还有为 数不少的星协。据统计推论，应当有18,000个银河星团和500个球状星团。二十世纪初，巴纳德用照相观测，发现了大量的亮星云和暗星云。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。近年来通过红外波段的探测发现在暗星云密集区有正在形成的恒 星。射电天文学诞生后，利用中性氢21厘米谱线勾画出银河系旋涡结构。根据电离氢区的描绘， 发现太阳附近有三条旋臂：人马臂、猎户臂和英仙臂；太阳位于猎户臂的内侧。此外，在银心方向还发现了一条3千秒差距臂。旋臂间的距离约1.6千秒差距。1963年，用射电天文方法观测到星际分子OH，这是自从1937～1941年间，在光学波段证认出星际分子CH、CN和CH+以来的重大突破。到1979年底，发现的星际分子已超过50种。

　　银河系的起源这一重大课题目前还了解得很差。这不仅要研究一般星系的起源和演化，还必须研究宇宙学。按大爆炸宇宙学假说，我们观测到的全部星系都是1010年前高密态原始物质因密度发生起伏，出现引力不稳定和不断膨胀，逐步形成原星系，并演化为包括银河系在内的星系团的。而稳恒态宇宙模型假说则认为，星系是在高密态的原星系核心区连续形成的。

　　银河系演化的研究近年来才有一些成就。关于太阳附近老年恒星空间运动的资料表明，在原银河星云的坍缩过程中，最早诞生的是晕星族，它们的年龄是100多亿年，化学成分是氢约占73%，氦约占27%。而大部分气体物质集聚为银盘，并随后形成盘星族。近年还从恒星的形成和演化、元素的丰度的变迁、银核的活动及其在演化中的地位等角度探讨银河系的整体演化。六十年代发展起来的密度波理论，很好地说明了银河系旋涡结构的整体结构及其长期的维持机制。

大火齐珠

回复 11# 大火齐珠
  研究年表
　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漩涡星系，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。

　　1913年—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。他发现其中有1/3位于人马座内，其余的则基本上位于以人马座为中心的半个天球上。他认为球状星团分布的这种表面上的不称性，正是由于太阳不在银河系中心所造成的，提出太阳系应该位于银河系的边缘。

　　1922～1924年哈勃发现，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。恒星围绕银心旋转就像行星围绕太阳一样，并且距银心近的恒星运动得快，距离远的运动得慢。他算出太阳绕银心的公转速度为每秒220 公里，绕银心一周要花2.5 亿年。简·奥尔特证实了银河系是个漩涡星系，而且各旋臂越缠越紧。他还发现在银河系中心，气体云向外移动。

　　1929年—荷兰天文学家巴特．博克计画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。

　　巴德发现在仙女座大星云中，OB型超巨星只出现在旋臂中，因此建议测量银河系中OB型恒星的距离，但是这类恒星大多远在一千光年之外，无法用视差法测距。

　　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。

　　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。

　　电离氢区（HII regions）和中性氢区（HI regions）以氢为主要成分的星际气体云，若星云附近有OB型炽热恒星，则中性氢会被恒星的紫外辐射电离，形成HII区，温度达到104K。中性氢原子从最低能态变为电离状态须经波长短于912埃的紫外线照射。此外，当星际云之间的密度非常低时，中性氢原子在宇宙线的作用下也会电离。电子和质子一旦分开，就不容易再复合，从而也会形成HII区。在距激发星10～100秒差距（视星云中氢原子的密度而定）以外，使氢电离的高能光子会迅速减少，HII区就过渡到HI区。事实上大部分气体云都处于中性氢状态，HI区的温度一般在100K以下。观测银河系旋臂的中性氢原子数密度约为每立方厘米1～10个，旋臂之间约为每立方厘米0.1个。估计中性氢的质量占银河系总质量的1.4～7%。由HII区过渡到HI区，氢的电离度下降得很快，过渡区的厚度取决于星云气体的密度，而同激发星的性质和HII区的半径无关。至于HII区的大小则取决于激发星的温度和星云气体的密度。观测HI区和HII区所用的方法不同。前者只能用无线电方法观测氢原子发出的中性氢21厘米谱线，而后者除可观测无线电波外，还可以观测可见光波段的发射线和吸收线。

　　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。

　　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。他们假设恒星在细长的椭圆轨道上并且原来的轨道方向是互有关联的，也就是说，椭圆以很平顺的方式随着与核心距离的增加逐渐改变了他们的方向。这就是图中所说明的，很清楚的观察到椭圆轨道在某些区域紧密结合在一起的”现象”就是螺旋臂。因此恒星并不是永远保持在我们现在所看见的位置，他们只是在轨道上移动时经过螺旋臂。

　　二择一的另一个被推荐的假说是星系的运动造成恒星陷入波浪中，因为形成时最亮的恒星也会最快死亡，便会在波的后方形成黑暗的区域，因而使得波被看见。

　　二十世纪七八十年代，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。

　　

大火齐珠

回复 12# 大火齐珠


    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22800光年，最大为27700光年。1989年得出的结果是24400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度。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1,000亿颗恒星。银河的盘面估计直径为100,000光年，太阳至银河中心的距离大约是26,000光年，盘面在中心向外凸起。

大火齐珠

回复 13# 大火齐珠


    　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，那是近年来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—另外一个另人关注的问题是“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400万倍，距离地球大约2.7万光年。

　　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银河系照片，它由80万张图片组合而成，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。

大火齐珠

回复 14# 大火齐珠


    科学发现观测伴星
　　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，座落在离地球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。 奇特聚星
　　据新华社14日电据14日出版的《自然》杂志报道，美国天文学家在距离地球149光年的地方天鹅星座中的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。处于 生命诞生
　　近日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。上述研究来自“美国宇航局艾姆斯研究中心(NASA Ames Research Center)”的一个外空生物科研小组。利用美国宇航局斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)最近的观测结果，天文学家在我们所居住的银河系内，到处都发现了一种复杂有机物‘多环芳烃’(PAHs)存在的证据。但是这项发现一开始只得到天文学家的重视，并没有引起对外空生物进行研究的天体生物学家们的兴趣。因为对于生物学而言，普通的多环芳烃物质存在并不能说明什么实质问题。但是最近一项分析结果中却惊喜的发现，宇宙中看到的这些多环芳烃物质，其分子结构中含有‘氮’元素(N)的成分，这一意外发现使我们的研究发生了戏剧性改变。在斯皮策太空望远镜的观测中还显示出，在宇宙中一些即将死亡的恒星天体周围，环绕其外的众多星际物质中，都大量蕴藏着这种特殊的含氮多环芳烃成分。这一发现从某种意义上似乎也告诉我们，在浩瀚的宇宙星空中，即使在死亡来临的时候，同时也孕育着新生命开始的火种。

大火齐珠

回复 15# 大火齐珠


   
背景知识
周边星系　　NGC 7331经常被视为“银河的双胞胎”，从银河系之外回顾我们的银河或许就是这个样子。银河、仙女座星系和三角座星系是本星系群主要的星系，这个群总共约有50个星系，而本地群又是室女座超星系团的一份子。  　　银河被一些本星系群中的矮星系环绕著，其中最大的是直径达21,000光年的大麦哲伦云，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。其他环绕著银河系的还有小麦哲伦云，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、玉夫座矮星系、六分仪座矮星系、天炉座矮星系和狮子I矮星系。 在2006年1月，研究人员的报告指出，过去发现银河的盘面有不明原因的倾斜，现在已经发现是环绕银河的大小麦哲伦云的扰动所造成的涟漪。是在她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麻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。

谦谦君子

学习了！谢谢！