银河系

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我们生活在地球，而地球位于太阳系中，那么太阳系外面是什么呢？银河系就是太阳系所处的星系，而在银河系外面还有其他星系，我们一般称之为“河外星系”。因此可见宇宙是多么的广袤无边，下面就介绍一下银河系的情况。

PS：由于银河系涉及知识众多且较深，在需要注释的地方我会有相应的注解和扩充，由于大部分注解和补充内容比较繁多，故一般以开贴连接为主，方便读者查阅。

    银河系是太阳系所属的星系。由于其主体部分投影在天球（需要注释）上的亮带被称为银河。银河系约有2000多亿个恒星。从侧面看银河系像一个中心略鼓的大圆盘，整个圆盘的直径约为10万光年，中间最厚的部分约12000光年。突起处为银心——是恒心密集区，故望去白茫茫的一片。银河系俯视像一个巨大的漩涡，这个漩涡有四个旋臂组成。太阳系位于其中一个旋臂（猎户座臂），逆时针旋转（太阳绕银心旋转一周需要2.5亿年）

    银河系的发现经历了漫长的过程。望远镜发明后，伽利略首先用望远镜观测银河，发现银河由恒星组成。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。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（需要注释）。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。可见银河系的初步研究成果是在20世纪前半页建立的。

    银河系呈旋涡状，太阳位于一条叫做猎户臂的旋臂上，距离银河系中心约2.3万光年。银河系是一个巨型旋涡星系，有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。包含一、二千亿颗恒星。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方。银河系整体自转，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——http://www.21cma.net/thread-3813-1-1.html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，目前大部分学者的观点认为，银河系在宇宙诞生的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。而科学界认为宇宙诞生的“大爆炸”大约发生200亿年前。

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银河系包括1200亿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。银河系是一个旋涡星系，具有旋涡结构，即有一个银心和两个旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋转速度和周期，因距银心的远近而不同。太阳距银心约2.3万光年，以250千米/秒的速度绕银心运转，运转的周期约为2.5亿年。

    银河系物质约90％集中在恒星内。恒星的种类繁多，按恒星的物理性质、化学组成、空间分布和运动特征，恒星大致可分为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上；最年老的极端星族Ⅱ恒星则主要分布在银晕里（即银河系核心星球的年龄比较大，而银河系边缘星球比较年轻）。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CO、H2O等，而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，目前还未有一个定论，需要人类更多的探索和研究。

    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（http://www.21cma.net/thread-3862-1-1.html），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（如下图所示），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。

    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(109年)，几乎与宇宙一样老。 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，因此银河系的年龄不会低于136±8亿岁，故和上文按照大爆炸推算得出的145亿岁还是比较吻合的。

    银河系有4条旋臂（如下图），分别是人马臂，猎户臂，英仙臂，天鹅臂。太阳位于猎户臂内侧。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（如下组图分别所示）。与银河系相对的称之为河外星系。一般认为，银河系中的恒星多为双星或聚星。而2006年新的发现认为，银河系的主序星中2/3都是单星。

最新消息（2008 6.5）

    据美国国家地理杂志报道，日前，天文学家描绘出了银河系最真实的地图，最新地图显示，银河系螺旋手臂与之前所观测的结果大相径庭，原先银河系的四个主螺旋手臂，现只剩下两个主螺旋手臂，另外两个手臂处于未成形状态（如下图）。

    这个描绘银河系进化结构的研究报告发表在本周美国密苏里州圣路易斯召开的第212届美国天文学协会会议上。3日，威斯康星州立大学怀特沃特分校的罗伯特•本杰明将这项研究报告向记者进行了简述。他指出，银河系实际上只有两个较小的螺旋手臂，与之前天文学家所推断结果不相符。

    在像银河系这样的棒旋星系——http://www.21cma.net/thread-3793-1-1.html，主螺旋手臂包含着高密度恒星，能够诞生大量的新恒星，与星系中心的长恒星带清晰地连接在一起。与之比较，未成形螺旋手臂所具有的高气体密度不足以形成恒星。

    长期以来，科学家认为银河系有四个主螺旋手臂，但是最新的绘制地图显示银河系实际上是由两个主手臂和两个未成形手臂构成。本杰明说，“如果你观测银河系的形成过程，主螺旋手臂连接恒星带具有着重要的意义。同样，这对最邻近银河系的仙女座星系也是这样的。”

       绘制银河系地图是一个不同寻常的挑战，这对于科学家而言就如同一条小鱼试图探索整个太平洋海域一样。尤其是灰尘和气体时常模糊了我们对星系结构的观测。据悉，这个银河系最新地图主要基于“斯皮策”空间望远镜红外线摄像仪所收集的观测数据。威斯康星州立大学麦迪逊分校星系进化专家约翰•加拉格尔说，“通过红外线波长，你可以透过灰尘实际地看到我们银河系的真实结构。”目前，“斯皮策”空间望远镜所呈现的高清晰图像使天文学家能够观测大质量恒星是如何进化、宇宙结构是如何成形的。

    “斯皮策”空间望远镜科学中心从事摄像仪研究的肖恩•凯里说，“通过这些清晰图片，你将真实地看到个别的太空目标，更加真实地理解银河系的结构特征。”

    这张最新的银河系地图包括螺旋手臂密度和位置的数据资料，马萨诸塞州哈佛-史密森天体物理学中心(CfA)马克•里德说，“目前我们开始以立体距离跟踪银河系的螺旋手臂结构。”

       CfA的托马斯•戴姆指出，之前人们都认为我们的银河系有两对非常对称的螺旋手臂，但最新研究显示我们之前生活在美丽螺旋手臂星系梦想已破灭。

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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，银河系被发现以哈勃分类—http://www.21cma.net/thread-3841-1-1.html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6000亿至30000亿倍。有大约1000亿颗恒星。

    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100000光年，太阳至银河中心的距离大约是26000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。

    银河的棒状结构长约27000光年，以44±10度的角度横亘在太阳与银河中心之间，他主要由红色的恒星组成，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12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：

    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)

       在主要的旋臂外侧是外环或称为麒麟座环，这是天文学家布赖恩•颜尼 (Brian Yanny)和韩第•周•纽柏格(Heidi Jo Newberg)提出，是环绕在银河系外由恒星组成的环，其中包括在数十亿年前与其他星系作用诞生的恒星和气体。

    银河的盘面被一个球状的银晕包围著，估计直径在25万-40万光年。由于盘面上的气体和尘埃会吸收部份波长的电磁波，所以银晕的组成结构还不清楚。盘面(特别是旋臂)是恒星诞生的活耀区域，但是银晕中没有这些活动，疏散星团也主要出现在盘面上。

    银河中大部分的质量是暗物质——http://www.21cma.net/thread-3719-1-1.html，形成的暗银晕估计有6000亿至3兆个太阳质量，以银河为中心被聚集着。

    新的发现使我们对银河结构与维度的认识有所增加，比早先经由仙女座星系(M31)的盘面所获得的更多。最近新发现的证据，证实外环是由天鹅臂延伸出去的，明确的支持银河盘面向外延伸的可能性。人马座矮椭球星系的发现，与在环绕著银极的轨道上的星系碎片，说明了他因为与银河的交互作用而被扯碎。同样的，大犬座矮星系也因为与银河的交互作用，使得残骸在盘面上环绕著银河。

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银盘：在旋涡星系中，由恒星、尘埃和气体组成的扁平盘。

    银河系的物质密集部分组成一个圆盘，称为银盘。银盘中心隆起的球状部分称核球。核球中心有一个很小的致密区，称银核。银盘外面范围更大、近于球状分布的系统，称为银晕，其中的物质密度比银盘的低得多。银晕外面还有物质密度更低的部分，称银冕，也大致呈球形。银盘直径约25千秒差距，厚1～2秒差距，自中心向边缘逐渐变薄，太阳位于银盘内，离银心约8.5千秒差距，在银道面以北约8秒差距处。银盘内有旋臂，这是气体、尘埃和年轻恒星集中的地方。银盘主要由星族Ⅰ天体组成，如G～K型主序星、巨星、新星、行星状星云、天琴RR变星、长周期变星、半规则变星等。核球是银河系中心恒星密集的区域，近似于球形 ，直径约4千秒差距，结构复杂。核球主要由星族Ⅱ天体组成，也有少量星族Ⅰ天体。核球的中心部分是银核。它发出很强的射电、红外、X射线和γ射线。其性质尚不清楚，可能包含一个黑洞。银晕主要由晕星族天体，如亚矮星、贫金属星、球状星团等组成，没有年轻的O、B型星，有少量气体。银晕中物质密度远低于银盘。银晕长轴直径约30千秒差距，年龄约1010年，质量还不十分清楚。在银晕的恒星分布区以外的银冕是一个大致呈球形的射电辐射区，其性质了解得甚少。

    1785年，F.W.赫歇尔第一个研究了银河系结构。他用恒星计数方法得出银河系恒星分布为扁盘状、太阳位于盘面中心的结论。1918年，H.沙普利研究球状星团的空间分布，建立了银河系透镜形模型，太阳不在中心。到了20世纪20年代，沙普利模型得到公认。但由于未计入星际消光，沙普利模型的数值不准确。研究银河系结构传统上是用光学方法，但光学方法有一定的局限性。近几十年来发展起来的射电方法和红外技术成为研究银河系结构的强有力的工具。在沙普利模型的基础上，对银河系的结构已有了较深刻的了解。

    银盘是银河系的主要组成部分，在银河系中可探测到的物质中，有九成都在银盘范围以内。银盘外形如薄透镜，以轴对称形式分布于银心周围，其中心厚度约1万光年，不过这是微微凸起的核球的厚度，银盘本身的厚度只有2000光年，直径近10万光年，可见总体上说银盘非常薄。

    除了1000秒差距范围内的银核绕银心作刚体转动外，银盘的其他部分都绕银心作较差转动，即离银心越远转得越慢。银盘中的物质主要以恒星形式存在，占银河系总质量不到10％的星际物质，绝大部分也散布在银盘内。星际物质中，除含有电离氢、分子氢及多种星际分子外，还有10％的星际尘埃，这些直径在1微米左右的固态微粒是造成星际消光的主要原因，它们大都集中在银道面（需要注释）附近。

    由于太阳位于银盘内，所以我们不容易认识银盘的起初面貌。为了探明银盘的结构，根据本世纪40年代巴德和梅奥尔对旋涡星系M31（仙女座大星云）旋臂的研究得出旋臂天体的主要类型，进而在银河系内普查这几类天体，发现了太阳附近的三段平行臂。由于星际消光作用，光学观测无法得出银盘的总体面貌。有证据表明，旋臂是星际气体集结的场所，因而对星际气体的探测就能显示出旋臂结构，而星际气体的21厘米射电谱线不受星际尘埃阻挡，几乎可达整个银河系。光学与射电观测结果都表明，银盘确实具有旋涡结构。

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星系的中心凸出部分，是一个很亮的球状，直径约为两万光年，厚一万光年，这个区域由高密度的恒星组成，主要是年龄大约在一百亿年以上老年的红色恒星，很多证据表明，在中心区域存在着一个巨大的黑洞，星系核的活动十分剧烈。银河系的中心，即银河系的自转轴与银道面的交点。

    银心在人马座方向，1950年历元坐标为：赤经174229﹐赤纬-28°5918。银心除作为一个几何点外，它的另一含义是指银河系的中心区域。太阳距银心约10千秒差距，位于银道面以北约8秒差距。银心与太阳系之间充斥著大量的星际尘埃，所以在北半球用光学望远镜难以在可见光波段看到银心。射电天文和红外观测技术兴起以后，人们才能透过星际尘埃，在2微米到73厘米波段，探测到银心的信息。中性氢21厘米谱线的观测揭示，在距银心4千秒差距处有氢流膨胀臂，即所谓“三千秒差距臂”(最初将距离误定为3千秒差距，后虽订正为4千秒差距，但仍沿用旧名)。大约有1000万个太阳质量的中性氢，以每秒53公里的速度涌向太阳系方向。在银心另一侧，有大体同等质量的中性氢膨胀臂，以每秒135公里的速度离银心而去。它们应是1000万至1500万年前，以不对称方式从银心抛射出来的。在距银 300秒差距的天区内，有一个绕银心快速旋转的氢气盘，以每秒70～140公里的速度向外膨胀。盘内有平均直径为30秒差距的氢分子云。

    在距银心70秒差距处，则有激烈扰动的电离氢区，也以高速向外扩张。现已得知，不仅大量气体从银心外涌，而且银心处还有一强射电源，即人马座A，它发出强烈的同步加速辐射。甚长基线干涉仪的探测表明，银心射电源的中心区很小，甚至小于10个天文单位，即不大于木星绕太阳的轨道。12.8微米的红外观测资料指出，直径为1秒差距的银核所拥有的质量，相当于几百万个太阳质量，其中约有100万个太阳质量是以恒星形式出现的。银心区有一个大质量致密核，或许是一个黑洞。流入致密核心吸积盘的相对论性电子，在强磁场中加速，于是产生同步加速辐射。银心气体的运动状态，银心强射电源以及有强烈核心活动的特殊星系(如塞佛特星系)的存在，使我们认为：在星系包括银河系的演化史上，曾有过核心激扰活动，这种活动至今尚未停息。

    银河晕轮弥散在银盘周围的一个球形区域内，银晕直径约为九万八千光年,这里恒星的密度很低，分布着一些由老年恒星组成的球状星团，有人认为，在银晕外面还存在着一个巨大的呈球状的射电辐射区，称为银冕，银冕至少延伸到距银心一百千秒差距或三十二万光年远。

    银河系是一个透镜形的系统，直径约为25千秒差距（天文单位：http://www.21cma.net/thread-279-1-1.html），厚约为1～2千秒差距。它的主体称为银盘。高光度星、银河星团和银河星云组成旋涡结构迭加在银盘上。银河系中心为一大质量核球，长轴长4～5千秒差距,厚4千秒差距。银河系为直径约30千秒差距的银晕笼罩。银晕中最亮的成员是球状星团。银河系的质量为1.4×1011太阳质量,其中恒星约占90％，气体和尘埃组成的星际物质约占10％。银河系整体作较差自转。太阳在银道面以北约8秒差距处距银心约10千秒差距，以每秒250公里速度绕银心运转,2.5亿年转一周。太阳附近物质（恒星和星际物质）的总密度约为0.13太阳质量/秒差距3次方或8.8×10-24克/立方厘米。银河系是一个Sb或Sc型旋涡星系，拥有一、二千亿颗恒星，为本星系群中除仙女星系外最大的巨星系。它的视绝对星等为Mv=-20.5。它以1010年的时间尺度演化。

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（1）古代探索史

    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。

（2）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。

    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1000多个，还有为数不少的星协。据统计推论，应当有18000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不够。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。

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（1）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。

（2）穿过空间的速度

    一般而言，根据爱因斯坦的狭义相对论，任何物体通过空间时的绝对速度是没有意义的，因为在太空中没有合适的惯性参考系统, 可以作为测量银河速度的依据(运动的速度, 总是需要与另一个物体比较才能量度)。

    因为各向宇宙微波背景辐射非常的均匀，只有万分之几的起伏。所以就让乔治•斯穆特想到了一个方法，就是测量宇宙微波背景辐射有没有偶极异向性。

    在1977年,美国劳伦斯伯克莱国立实验室的乔治•斯穆特等人,将微波探测器安装在U-2侦察机上面，确切地测到了宇宙微波背景辐射的偶极异向性,大小为3.5±0.6mK,换算后,太阳系在宇宙中的运动速度约为390±60km/s,但这个速度,与太阳系绕行银河系核的速度220km/s方向相反,这代表银河系核在宇宙中的速度,约为600km/s左右。

    有鉴于此，许多天文学家相信银河以每秒600公里的速度相对于邻近被观测到的星系在运动，大部份的估计值都在每秒130～1000公里之间。如果银河的确以每秒600公里的速度在运动，我们每天就会移动5,184万公里，或是每年189亿公里。相较于太阳系内，每年移动的距离是地球与冥王星最接近时距离的4.5倍。银河在空间中运动的方向是指向长蛇座的方向。

（3）神话

    世界各地有许多创造天地的神话围绕著银河系发展出来。很特别的是，在希腊就有两个相似的希腊神话故事在解释银河是怎么来的。有些神话将银河和星座结合在一起，认为成群牛只的乳液将深蓝色的天空染白了。在东亚，人们相信在天空中群星间的雾状带是银色的河流，也就是我们所说的天河。Akashaganga是印度人给银河的名称，意思是天上的恒河。

    依据希腊神话，银河是赫拉在发现宙斯以欺骗的手法诱使他去喂食年幼的赫尔克里斯因而溅洒在天空中的奶汁。另一种说法则是赫耳墨斯偷偷的将赫尔克里斯带去奥林匹斯山，趁著赫拉沉睡时偷吸他的奶汁，而有一些奶汁被射入天空，于是形成了银河。

    在芬兰神话中，银河被称为鸟的小径，因为它们注意到候鸟在向南方迁徙时，是靠著银河来指引的，它们也认为银河才是鸟真正的居所。现在，科学家已经证实了这项观测是正确的，候鸟确实在依靠银河来引导，在冬天才能到温暖的南方陆地居住。即使在今天，芬兰语中的银河依然使用Linnunrata这个字。

    在瑞典，银河系被认为是冬天之路，因为在斯堪的纳维亚地区，冬天的银河是一年中最容易被看见的。

    古代的亚美尼亚神话称银河系为麦秆贼之路，叙述有一位神祇在偷窃麦秆之后，企图用一辆木制的运货车逃离天堂，但在路途中掉落了一些麦秆。

（4）银河的未来

    目前的观测认为仙女座星系(M31)正以每秒300公里的速度朝向银河系运动，在30-40亿年后可能会撞上银河系。但即始真的的发生碰撞，太阳以及其他的恒星也不会互相碰撞，但是这两个星系可能会花上数十亿年的时间合并成椭圆星系（下图为碰撞示意图）。至于有关碰撞的详情请看：

（5）天文学家发现银河系“比之前想象的要大”

       据英国广播公司6日报道，由国际天文学家组成的研究小组发现，地球所在的银河系比原来以为的要大，运转的速度也更快。天文学家利用在夏威夷、加勒比海地区和美国东北部的天文望远镜观察得出结论，银河系正以每小时90万公里的速度转动，比之前估计的快大约百分之十。银河系的体积也比之前预计的大一半左右。

    科学家们指出，体积越大，与邻近星河发生灾难性撞击的可能性也增大。不过，即使发生也将是在二、三十亿年之后。

    美国哈佛-史密森天体物理学中心的研究员利用“超长基线阵列”(VeryLongcenterArray)仪器来推论地球所在银河系的质量和速度。

    研究员表示，使用这个方法找出的数据更准确，比较以前的方式所需要的假定更小。研究员还说，最新发现显示银河系与仙女座星系(Andromeda Galaxy)的大小相似。仙女座星系、银河系和三角星系是地球所在的星系中三个最大的星系群。而此前，科学家一直认为仙女座最大，银河系只是仙女座的“小妹妹”。

tom.hp

“银河系”已经发完，其中对于其相关联的部分知识点我会逐步完善，以便大家更容易理解银河系，从而对于宇宙也有一个初步的认识。

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T管自本版设立以来，发了很多有意义的帖子，使本版初具框架。
本帖内容较多，对银河系做了全面介绍，而且不少内容为亲力亲为。
对于部分初级天文爱好者的知识具有启蒙意义，对于资深天文爱好者，也是很好的参考。
故加精华1h:19