關于銀河系的冷知識

馮二進一

我們從太陽系里看銀河系，因為是從這個所謂“棒旋星系”盤狀結構的內部向外觀看，因此并不能看到它的全貌，即便借助各種探測器，也只能看到銀河系的某些部分。

在以觀測者為球心的假想“天球”上，所見的銀河系部分，通常呈現為環繞一圈的帶狀，也被稱為銀河、星河、銀漢等。由于光污染的緣故，地球上超過1/3的人不能在家園看見銀河。

地球的自轉軌道平面（赤道面）和公轉軌道平面（黃道面），相對于銀河盤面都有很大的傾斜。由于這種高傾斜度，在一年中不同的時間，銀河呈現出的那道“弧”出現在天空中的位置可以很高，也可以很低。

除了這些“必修”知識，還有哪些值得了解的銀河系“冷知識”呢？

1. 銀河系的中心發光嗎？

銀河系的中心，既發光又不發光。

知乎答主“不拿諾獎不改名”解釋道：銀河系的中心，可以指中心的那一個幾何點，即銀河系的自轉軸與銀道面的交點—銀心;也可以指銀河系中心的那一片區域。

光是什么？一般我們所理解的光都是可見光，實際上，可見光只是電磁輻射的一個波段罷了。嚴格來說，整個電磁波段都可以叫作“光”。而在這里，光就是“亮”的意思，亮就是指比別的地方的電磁輻射強。

銀河系中心究竟有沒有光？

如果是指銀河系的中心區域—核球，那它是發光的，而且發出的光非常強。銀河系偏平的盤面叫作銀盤，由一個薄盤和一個較厚但是密度較低的厚盤組成，而核球是銀盤中心一個隆起的結構。

核球的中央部位被稱作銀核，那里有著密集的恒星群。也就是說，這些光是由恒星產生的，事實上，核球部分的光度占整個銀河系光度的15%左右。

可惜，這些光無法用肉眼看到，因為從地球上向銀河系中心望去，我們的視線會被大量的星際氣體和塵埃遮擋。這些氣體和塵埃，對于來自銀河系中心的可見光輻射和紫外輻射，有著強烈的消光作用，光學消光達“30星等”。

所以，對偏居銀河系一隅的我們來說，銀河系中心在光學波段上永遠是漆黑一片。

從銀心的角度來看，銀河系中心是一個致密的射電源SgrA*（人馬座A*），而我們相信這其實是一個質量約為10的6次方的超大質量黑洞。常識告訴我們，黑洞是不發光的。但是黑洞的周圍是發光的。黑洞周圍存在著吸積盤，而吸積盤里存在著強大輻射。

相關研究又表明，SgrA*周圍有著強烈的噴流，吸積盤和噴流共同產生了射電波段和X波段的輻射，同時產生了可見光波段的亮光（肉眼看不到是因前文提到的消光作用）。

綜上，“銀心”不發光，但其周圍及“銀河系中心區域”發強光，可各種阻擋導致我們肉眼看不到。

2. 人類的探測器都沒走出太陽系，銀河系的結構圖是怎么畫出來的？

太陽系處于銀河系的盤面上，我們只能看到“側面”的銀河系。如果要得到銀河系“正面”圖像，則還需要一個重要的信息：距離。也就是說，側面的觀測只給了我們天體的位置X和Y，我們還需要距離Z，才能建構起一個三維的銀河系圖景。

銀河系和仙女座星系之間大約40億年后碰撞的模擬圖

除了同河外星系的類比，我們獲得對銀河系的整體認識，更多地歸功于對“原子氫”和“分子氫”的觀測。

根據知乎答主“野草”的介紹，即便與恒星的距離有很多種方法來測定，但星光架不住星際塵埃遮擋，只有太陽系周邊很小范圍的恒星可以被看到。不過，有一種波可以穿透星際塵埃，它便是銀河系內“巨分子云”和“原子云”這些星際介質所發出的光—射電波。

大多數射電望遠鏡裝備了頻譜儀，和所有靠“譜”的信息一樣，它帶給我們這樣一個重要觀測量—速度。這個Velocity被叫作“本地靜止速度”，它對應著天體間的距離—氣體們繞著銀河系中心旋轉，在視線方向上，不同的距離自然會顯現不一樣的速度特征。

最早，“原子氫”巡天，得到了銀河系原子氣體的分布圖和速度-位置圖，并依此做出了銀河系的“旋轉曲線”，顯示出銀河系的形狀是：具有旋臂結構的旋渦星系。

但旋渦星系也可以長得不一樣。于是，人們對銀河系旋臂的數目和位置感興趣起來，隨后又觀測了銀河系的分子氣體—與到處彌漫在銀河系的原子氣體不同，分子氣體主要聚集在銀盤上。

通過對分子氣體（例如分子氫，即氫氣）的觀測，人們發現銀河系有多條旋臂，星系的中心還有“棒”狀結構。綜合全部圖景后，銀河系結構想象圖就可以得出。

接下來，口徑更大的望遠鏡（青海德令哈13.7m毫米波望遠鏡）對銀河系遙遠的部分進行了觀測，在2015年又看到了新延展的旋臂。太陽系不在主旋臂上，它處在英仙旋臂和人馬旋臂之間的本地旋臂上。本地旋臂和人馬旋臂間，有一個“刺”狀結構，像一座傾斜的橋連接著兩條旋臂。

3. 銀河系以外的恒星，肉眼能看到嗎？

肉眼的確能看到銀河系以外的天體，但那不是單個的恒星，而是跟銀河系“平級”的星系（那些看似云霧狀的星系，也被稱為“旋渦星云”）。

河外星系中，最為人們所熟知的是仙女座星系M31。它是我們在銀河系之外，唯一平常目視可見的“大星系”（它有7個伴星系，如M32和M110）。

仙女座星系M31是本星系群（含大約30個星系）中的主要星系，和我們的銀河系一起，集中了本星系群的絕大部分質量。它的視星等為4.36（數值越小，亮度越高），距離我們約254萬光年。

對偏居銀河系一隅的我們來說，銀河系中心在光學波段上永遠是漆黑一片。

假設各方面條件許可，人肉眼可見的最遙遠的天體是三角座星系M33。它靠近仙女座星系，是本星系群里第三大的星系。三角座星系M33距離我們295萬光年，比仙女座星系遠，也更暗，視星等僅有5.72，更不容易被看到。

開普勒- 444恒星及其行星系，距離地球約117光年，在天球上位于天琴座

4. 為什么我們肉眼看不到“離太陽系最近的恒星”比鄰星，卻能很容易看到牛郎、織女星？

比鄰星位于天空南方的半人馬座，距離太陽只有4.22光年，但光度非常暗，其視星等在11左右，根本不可能用肉眼看到。這也是因為比鄰星是一顆紅矮星，表面溫度較低，只有3000攝氏度左右。

牛郎星，屬于天鷹星座，是全天第十二亮的恒星，呈白色。其距離太陽16.7光年，質量是太陽的1.7倍，直徑為太陽的1.8倍，亮度是太陽的10.6倍，表面溫度約7000攝氏度。

該星與著名的天狼星存在很多相似之處：都是非常年輕的恒星（形成時間可能僅有數億年），其內核都是由氫的核聚變反應所產生的氦構成。

織女星，屬于天琴星座，是全天第五亮的恒星，呈藍色。其質量是太陽的2.1倍，表面溫度約9000攝氏度，目前處在壽命的中間點上。織女星的光譜分類為A0V，其溫度比天狼星的A1V高一點。它仍處于主序星階段，利用核心內的氫聚變反應來發光發熱。

雖然比鄰星離地球更近，但已經步入生命的晚年，核聚變反應已經衰減，它的光芒已經不足以令人們的肉眼觀測到。