旋涡 我们竟然在银河系的中心,发现了一颗花生米( 二 )
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夏普利这一派认为银河系非常之大,它就是整个宇宙,旋涡星云就是处于银河系内的气体云。另一派的观点则认为,旋涡星云在银河系之外,它们是恒星系统,不是气体云,而且每一个星云就像银河系一样,是一个岛宇宙,整个宇宙是由很多银河系这样的岛宇宙构成。如果说宇宙是一个大洋,那么每一个星云都像银河系一样,是一个漂浮在大洋上的岛屿。测量星云的距离当时这场论战并没有胜利方,主要是因为当时没有很好的观测设备,我们的科学知识也很欠缺。那么请大家想一想,怎么才能最好地回答这个问题?假如我们有一把量天尺,可以精确地测量离我们最近的星云的距离。如果这个距离大于当时已知的银河系尺度,它们就在银河系之外,反之就应该在银河系之内。
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那个时候,大家已经开始意识到,有一种非常有意思的变星,可以作为一个很好的量天尺。这种变星叫做造父变星,变星就是这个星星的亮度在天空中发生周期性的明暗变化。通过测量造父变星的光变周期,我们就可以推出它本身的光度,知道它本身的光度以后,通过和视亮度比较,我们就可以测出距离来。就好比我们知道一根蜡烛本来是多亮,如果我们看到它很亮,说明它离我们很近,如果看到它很暗,说明它离我们的距离非常远。四年之后,哈勃果然在仙女座大星云发现了这一类造父变星。哈勃是非常著名的天文学家,现在在地球之外飞行的一个太空望远镜,就是以他的名字命名的,哈勃太空望远镜。左边这个图就是哈勃正在用望远镜进行观测,他用的是当时刚刚落成的世界上最大的望远镜虎克2.5米望远镜。
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有了这个观天利器,哈勃就非常详细地研究了仙女座大星云,他发现其中有很多造父变星。他假设这些造父变星都属于仙女座大星云,就可以通过造父变星的距离推出仙女座大星云离我们的距离。他推出这个距离大概是100万光年,远远大于当时已知的银河系的尺度30万光年。所以他就证明了仙女座大星云在银河系之外,银河系并不是整个宇宙。在哈勃之后,我们逐渐意识到星系是宇宙的基本组元,宇宙中有无数像银河系一样的岛宇宙星系。
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星系还可以被细分为几类,左边这张图是椭圆星系,右边是旋涡星系,旋涡星系像一个盘子一样,这是从正面看过去的样子,它有很漂亮的旋臂结构。旋涡星系又可以被细分为两类,一类叫做正常的旋涡星系,另一类叫做棒状旋涡星系。那我们的银河系属于哪一类星系?为了回答这个问题,我们再重新检视一下在可见光波段我们看到的银河系。
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我们可以看到银河系上有很多暗带,这些暗带为什么是暗的?因为银河系中有很多尘埃,尘埃会遮挡我们的视线,就像雾霾一样,尘埃背后的这些东西被尘埃挡住,在天空上显现出来是暗区。
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为了解决这个问题,我们可以去红外波段看一看,这是在红外波段看到的银河系。红外波段的光的波长比可见光要长,所以这些光可以穿透尘埃,让我们看到背后的恒星,于是这些暗带都消失了。我们看到的是一个扁的盘状结构,所以银河系是一个旋涡星系。另外我们会注意到银河系的中心有一个很亮的东西,这个物体叫做核球,大约有1/3的恒星都位于这个核球,所以它非常重要。这是我们从侧面看到的银河系,那么银河系的正面图是什么样子?我们前面提到,我们在银河系之内,很难看到它的全貌,那我们该怎么办?有一个办法,我给大家做一个类比,假如世界上没有镜子,你不知道自己长什么样子,但你可以去看一看你的兄弟姐妹、亲戚朋友的样子,推算你自己长什么样子。假如他们有一个鼻子两只眼睛,那你可能也是一个鼻子两只眼睛。
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所以我们可以到银河系之外去寻找灵感。这是银河系的一个兄弟姐妹,叫做UGC 6093。它是一个旋涡星系,有很漂亮的旋臂,而且中心有一个长条形的棒。除此之外,它还有一个非常亮的中心,叫中心核球。这个星系的核球和我们银河系的核球是不是一回事儿?
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