正确的提示信息

扫码打开虎嗅APP

从思考到创造
打开APP
搜索历史
删除
完成
全部删除
热搜词
2024-04-16 17:42

人类没出过太阳系,是如何知道银河系大小和形状的?

本文来自微信公众号:瞻云(ID:zhanyun2028),作者:瞻云,题图来自:视觉中国


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,合理地推测并模拟出来的。


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的人,他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:


1. 无法确定各个天体之间的相对距离;


2. 存在星际尘埃阻挡星体,存在视野盲区,无法观察;


3. 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,就是地球在不同的轨道,近距离的星体(例如太阳),和其他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后,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,再通过相关的测量数据,科学家最终推测出来了银河系的形状。


根据目前的得到数据,银河系为Sb、Sbc或SB(rs)bc


关于对银河系的研究,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。


球状星团即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。



星团内有一种叫做造父变星的恒星,它们存在光周期,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、气体等物质造成光减弱)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:


银河系有四条旋臂,分别命名为矩尺座旋臂和天鹅座旋臂、人马座旋臂、南十字座旋臂和盾牌座旋臂、英仙座旋臂。另外,这个星系不仅仅是螺旋形,还是一个棒旋星云,这个螺旋星系不是像百合花的花瓣那样从一个圆点散发出来,而是从位于星系中心的一个矩形长条的两个较短的边散发。


当前的观测和摄影技术已经能拍摄到这样的银河系:



而这一幅模拟出来的银河系全景,原图像素高达81亿:



对于银河系被星云遮挡,或者被中心盘遮挡的情况,往往会利用视差来测量(地球轨迹不同,遮挡区域会出现变化),如果实在测量不了,就会根据系统进行推测。虽然受人类自身能力所限,我们根本不可能看到银河系的全貌,但可以看到其他星系的全貌。利用其他的星系进行推测,从而大致确定银河系的整体形状。



除了银河系,宇宙的模拟,大致也是如此。


本文来自微信公众号:瞻云(ID:zhanyun2028),作者:瞻云

本内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。未经允许不得转载,授权事宜请联系 hezuo@huxiu.com
如对本稿件有异议或投诉,请联系tougao@huxiu.com
打开虎嗅APP,查看全文
文集:
频道:

大 家 都 在 看

大 家 都 在 搜

好的内容,值得赞赏

您的赞赏金额会直接进入作者的虎嗅账号

    自定义
    支付: