科学|我们怎么知道银河系是一个漩涡星系？
这实际上是一个相当复杂的演绎推理过程 ， 使用了射电天文学和其他领域的大量数据 。 最有说服力的理由是却基于一个非常简单的观察结果 。 看看下面的图片 ， 就能获得关于银河系形状的第一个线索:
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这拍摄于2007年7月22日的内华达州黑岩沙漠夜空中的银河照片(图源：维基百科) 。
这是一个54秒的曝光 ， 使用三脚架安装的佳能EOS 5D数码相机 ， 镜头为16毫米 ， f2.8和ISO800的广角所拍摄 。
如果我们拍一张整个天空的全景照片 ， 并把它们拼接成一个标准的几何投影 ， 就是以下这幅美丽的图像 。
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这张壮观的360度全景图像(维基百科:银河) ， 覆盖了整个南、北半球 ， 揭示了地球这颗蓝色小行星周围的宇宙景观 。 这张绚丽的星图是欧洲天文观测组织在2009年国际天文年展示内推出的欧洲南方天文台千兆星系变焦项目中三张极高分辨率图像中的第一张 。 我们在地球上从侧面看到的银河系平面 ， 在图像上划出了一条明亮的条纹 。 欧洲南方天文台千兆星系变焦项目中使用的投影将观察者置于银河系的前方 ， 银河平面水平穿过图像——仿佛就像我们从外面看银河系一样 。 从这个有利的位置 ， 我们的漩涡星系的总体组成部分清晰可见 ， 包括它的圆盘 ， 带有暗的和发光的星云的大理石花纹 ， 里面有发光的年轻恒星 ， 以及银河系的中央凸起和它的卫星星系 。 随着拍摄持续了几个月 ， 来自太阳系的物体与发光的行星 ， 如金星和木星一起穿过星域 。
在20世纪90年代 ， 天文学家利用2MASS红外天空勘测对整个天空进行了成像 ， 并将这张完整银河系的神奇图像放在一起:
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从这些图像和一些探测工作中可以非常清楚地看出 ， 银河系是一个平坦的恒星系统 ， 中心凸起位于人马座 。 因此 ， 我们知道银河系在三维空间中是一个非常平坦的系统 ， 因为从内部看 ， 它在天空上的投影是一个非常窄的微弱恒星带 。 我们也知道它没有巨大的中心核 ， 因为当我们沿着银河系看天空时 ， 我们从银河系向上无法窥视到“光球” 。 利用我们对其他星系形状的了解 ， 我们很容易得出结论 ， 银河系一定是一个螺旋型星系 ， 有一个不起眼的中心核 。 以下是一个类似的星系:
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这是克罗博士和他在夏威夷大学的暑期学生拍摄的NGC 4565星系 。 请注意 ， 这张银河系图像是从银河系内部拍摄的 。 因为距离(超过100 ， 000光年)太远了 ， 我们不能走出银河系去看看它到底是什么样子 。
对星际气体云运动的详细研究填补了这一空白——通过让我们绘制这些云的位置和速度 ， 在这张图片中 ， 在这些研究的大多数版本中 ， 浮现出一个独特的螺旋模式 ， 如下图所示:
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【科学|我们怎么知道银河系是一个漩涡星系？】
天文学家开始用射电望远镜绘制主要中性氢云的位置时 ， 这张地图是他们制作的首批制作的地图之一 。 通过了解螺旋星系是如何旋转的(遵循开普勒定律) ， 你可以将云的速度和探测方向与这张地图上的特定位置联系起来 。 许多这样的地图是用不同的旋臂示踪剂(HII区域、分子云等)创建出来的 ， 结果相当一致 。 下面是一个总结了更多通过研究星际介质揭示的基本细节的例子 。
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下图是对银河系从外面看起来可能是什么样子的艺术构想:
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从上面看 ， 我们现在可以看到我们的视线越过了英仙座臂(朝向天鹅座) ， 人马座和盾形星座-人马座臂的一部分(朝向盾形星座 ， 人马座和蛇夫座) ， 并越过了中间的一个带 。 星际尘埃遮住了银河系中心的大部分 。 图源:美国宇航局
作者: astronomycafe
FY: 句号兽
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