揭秘銀河真容：探索我們如何描繪銀河系的全貌

我們怎么知道銀河看起來像什么的？-直到19世紀我們才開始去了解我們星系的真正自然是什么。

我們的銀河系，銀河系斜視，手臂和中心酒吧在其大致已知的位置。（圖片來源：Mark大蒜/Science Photo Library/Getty Images）

雖然我們的望遠鏡捕捉到了一些真正令人驚嘆的銀河系圖像，但天文學家對我們的家園星系只有模糊的了解。甚至花了很多功夫才得到那個草圖，我們能夠從有限的有利位置學到什么真是令人驚訝。在地球表面上，銀河系在肉眼看來就像一條橫跨天空的迷彩帶。

雖然天文學家和哲學家一直在爭論銀河系的真實性質和位置，但偉大的天文學家，物理學家和全能天才伽利略是第一個發(fā)現(xiàn)銀河系真實性質的人：無數(shù)的恒星如此之小，以至于它們的光融合在一起。在17世紀中期，哲學家伊曼紐爾·康德正確地猜測了銀河系是一個旋轉的恒星盤，因為我們被嵌入在那個圓盤中，它對我們來說就像一個樂隊。幾十年后，天文學家威廉·赫歇爾（William Herschel）試圖繪制宇宙地圖，但收效甚微。

直到20世紀初，我們才真正開始拼湊出銀河系的真實本質。就在那時，天文學家埃德溫·哈勃發(fā)現(xiàn)仙女座星云實際上是仙女座星系，一個距離我們數(shù)百萬光年的“島嶼宇宙”。銀河系不僅僅是附近恒星的圓盤。它形成了我們銀河系的大部分，所以我們的銀河系以這個熟悉的天空特征命名。對其他星系的觀察幫助我們拼湊出我們的家園星系的樣子。大多數(shù)盤狀星系都有螺旋臂和密集的中心凸起，所以很自然地假設銀河系也有這些特征。但直接繪制銀河系的地圖是一項極具挑戰(zhàn)性的任務。首先，它很大-在它最寬的地方大約有10萬光年。

-在1000億到4000億顆恒星之間，數(shù)十萬個恒星形成區(qū)域，以及無數(shù)的行星，黑洞，中子星等等。因此，即使是對銀河系的一小部分進行調查也需要大量的資源。然后是灰塵。在星際空間中，塵埃具有使光線變暗和散射的煩人特性。因為我們鑲嵌在銀河系中，我們越是看得遠，我們的視野就越被灰塵遮蔽。即使是世界上最強大的望遠鏡也無法直接檢查星系另一側的區(qū)域。

在夜空中看到的銀河系的手臂。（圖片來源：Getty Images）

因此，為了繪制銀河系的地圖，研究人員使用了許多種觀測結果，并將這些觀測結果與其他星系的比較和巧妙的理論建模相結合，以形成一幅完整的圖景。例如，球狀星團以大致球形的排列圍繞銀河系中心運行。通過在三維空間中繪制它們的位置，我們可以找到中心在哪里-距離我們大約25,000光年。

我們還可以檢查恒星圍繞中心運行的運動，并利用我們對重力的理解來模擬核心的樣子。正是通過這種技術，我們認為我們的星系是一個“條狀”螺旋-核心被拉長，甚至可能是花生形狀。這一點得到了觀測的證實，觀測顯示，位于核心附近的某種紅巨星被分成兩個群體，來自核心的紅外光是對稱的。2013年發(fā)射的蓋亞航天器有一個主要任務：對盡可能多的恒星進行人口普查，記錄它們的距離、運動、亮度和顏色。到目前為止，該任務已經記錄了近20億顆恒星，雖然令人印象深刻，但仍然只占銀河系所有恒星的大約1%。

盡管如此，這給天文學家提供了一個關于我們銀河系局部區(qū)域的巨大信息庫。除了提供我們銀河系附近的準確地圖外，這些數(shù)據還可以用作比較和對比其他更窄但更深入的調查的基線，以尋找任何可能有助于我們構建更大星系地圖的可疑事物。

盡管它們的外觀引人注目，但它們的密度僅比周圍的環(huán)境高10%左右。相反，它們在視覺上顯得引人注目，因為它們是活躍的恒星形成區(qū)域，擁有許多新形成的大而明亮的恒星。因為我們有一個詳細的地圖，我們當?shù)氐你y河補丁，這不是所有的活躍的恒星形成，我們可以尋找更高的恒星形成濃度，以勾勒出螺旋臂。通過這些技術，我們知道銀河系至少有兩個突出的旋臂，這些旋臂錨定在一個巨大的S形中心棒狀或花生狀核心上。

除此之外，然而事情有點模糊。這個星系可能有兩個額外的中等強度的手臂，或者只是一個混亂的馬刺和分支。任何你可能遇到的銀河系的“地圖”大多是猜測，并且可能每隔幾年就會改變，因為我們改進了我們的技術并獲得了更好的理解。

By：Paul Sutter

FY: 何丹懷

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