银河系|光都要十万年才能飞出的银河系,人类是如何知道它大小和形状的?


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其实人类并不知道银河系的确切形状 。
目前所知的银河系模型 , 实际是根据相关观测数据 , 合理的推测并模拟出来的 。
两百多年前 , 英国的天文学家威廉·赫歇尔 , 便通过恒星的数量 , 开始第一次绘制银河系 。
赫歇尔是恒星天文学的创始人 , 人称恒星天文之父 , 还是一位音乐家 。
这个就是赫歇尔根据恒星所绘制的银河系 。
我们可以看出 , 这个银河系极其的不规则 , 和现在所知的银河系形状大相径庭 。 不过 , 赫歇尔却是第一个认为银河为恒星系统 , 同时认为银河系是扁盘状 , 判定太阳距离银河系中心不远 。
不过赫歇尔统计的恒星主要在北天 , 后来赫歇尔的儿子继承父业 , 统计了南天的恒星 , 这个原始银河系模型才逐渐完善 。 但赫歇尔父子的银河系形状依旧存在各种各样的问题 , 距离真相还有很长的距离 。
赫歇尔父子看不到真实形状的银河系 , 为什么?
大约有三点原因:
一、无法确定各个天体之间的相对距离 。
二、存在星际尘埃阻挡星体 , 存在视野盲区 , 无法观察 。
三、银河中心存在中心盘(银盘 , 主要为尘埃和气体) , 无法穿透 , 看不到银河系的另一边 。
肉眼所见的银河中心盘
模拟的银河系 , 发光区域为中心盘
二十世纪初 , 荷兰的天文学家雅各布斯·卡普坦 , 利用恒星视差 , 统计了各个恒星的大概距离 。
这里简单说一说 , 什么是恒星视差 。
恒星视差:用通俗的语言来说 , 地球在不同的轨道 , 近距离的星体(例如太阳) , 和其它恒星的相对位置自然不同 。 然后利用三角函数 , 就能计算出相应星体的距离 。
在知道恒星的大致数目 , 并测量了相应的距离 , 雅各布斯·卡普坦便就得到了一个银河系模型 。
由于测量的时候 , 是以太阳系为中心 , 所以雅各布斯·卡普坦的银河系模型的中心是太阳 。
同时还得到了相关数据:


银河系呈圆盘状 , 直径8千秒差距 , 厚2千秒差距 。
秒差距是一个距离单位 , 1秒差距大致等于3.26光年 。
在雅各布斯·卡普坦的模型里面 , 已经能够看到恒星集中的弧线(悬臂) 。
通过哈勃望远镜对其他星系的观察 , 然后通过相关的测量数据 , 科学家最终推测出来银河系的形状 。
根据目前的得到数据 , 银河系为Sb、Sbc、或SB(rs)bc
关于银河系研究 , 美国物理科学家哈洛·沙普利另辟蹊径 , 根据球状星团之间的距离 , 来研究银河系的结构和大小 。
球状星团:银河系早期形成的恒星所组成的星团 , 每个星团拥有成千上万的恒星 。
星团内的一种叫做造父变星的恒星 , 存在光周期 , 哈洛·沙普利根据光周期变化 , 测出了星团之间的距离 。
根据星团距离 , 哈洛·沙普利也建立了一个银河系的模型:

银河系是一个透镜状的恒星系统 , 太阳不在中心 。 银河系直径80千秒差距 , 太阳离银心20千秒差距 。
不过 , 因为星际消光(电磁波、尘埃、气体 , 造成光减弱)的存在 , 沙普利计算出来的银河系数值过大 。
后来 , 通过对恒星和星云的速度观察 , 科学家最终发现了银河自转 , 把星际消光考虑进模型之后 , 一个经典的银河系模型便出现了:
哈洛·沙普利之后 , 银河系统的相关理论其实已经完备 , 银河系模型的完善 , 主要依靠观测技术的逐渐提升 。 射电、光学、红外线以及X射线等观测技术的出现 , 还有各种大型天文望远镜 , 卫星系统等精准测量 。 随着一些重大发现 , 银河系模型也在不停地更新和完善: