什么是银河系?
银河系是我们太阳系所在的星系。星系是由引力聚合在一起的大量恒星、气体、尘埃和行星的集合。银河系包含1000亿至4000亿颗恒星,我们的太阳只是其中之一。它形状像一个扁平的圆盘,螺旋臂向外延伸,有点像一个在太空中旋转的巨大风车。当你仰望夜空,看到一条穿越天空的淡淡发光带时,你实际上是从内部看着我们自己星系的密集中心。
银河系是一个棒旋星系,这意味着它有一个棒状的中心,弯曲的旋臂向外螺旋延伸。它的直径约为10万光年,这意味着以每秒18.6万英里速度传播的光需要10万年才能从一端穿越到另一端。我们的太阳系位于一条螺旋臂上,称为猎户臂,距离星系中心约26,000光年。整个银河系在缓慢旋转,我们的太阳系大约需要2.25亿到2.5亿年才能完成一次绕中心的公转。科学家有时将这段漫长的旅程称为"银河年"。
要用肉眼看到银河,你需要在远离城市灯光的黑暗地点。路灯、建筑物和标牌的光污染会冲淡银河的微弱光芒,使大多数城市看不见它。在北半球,看银河的最佳时间是夏季,从六月到九月,此时星系最亮的部分就在头顶上方。在黑暗地区一个晴朗、无月的夜晚,银河看起来像一条苍白的云雾状光带横跨整个天空。你不需要望远镜就能看到它,但双筒望远镜会显示出这条光带实际上由数百万颗单独的恒星组成。
光污染是任何想观察银河的人面临的最大挑战之一。北美超过80%的人居住在光污染的天空下,无法从家里看到银河。科学家使用一种称为博特尔暗度等级的标准来测量光污染,将天空黑暗度从1(最暗)到9(最亮的城市天空)分级。要清晰地看到银河,通常需要博特尔4级或更暗的天空。许多国家公园和州立公园已被指定为暗夜公园,以保护夜间环境,为人们提供欣赏星星的场所。
除了恒星之外,银河系还是各种令人惊叹的天体的家园。称为星云的巨大气体和尘埃云漂浮在恒星之间,新恒星在这些云层内诞生。一些恒星有行星围绕它们运行,就像我们的太阳有地球和太阳系中其他行星一样。迄今为止,科学家已在银河系中发现了数千颗系外行星,他们估计可能还有数十亿颗。银河系的正中心坐落着一个被称为人马座A*的超大质量黑洞,其质量约等于400万个太阳。
数千年来,人们凝视银河,给它起了许多不同的名字。古希腊人称它为"galaxias kyklos",意为"乳白色的圆圈",“galaxy”(星系)这个词就来源于此。在许多澳大利亚原住民文化中,银河中的暗斑形成了重要的星座,比如天空中的鸸鹋。新西兰的毛利人称它为Te Ikaroa,意为"长鱼"。在印度教传统中,它被称为"众神之路"。在现代科学出现之前,许多文化理解这条光带是特殊的,尽管他们还不知道它是由数十亿颗遥远的恒星组成的。
由于我们生活在银河系内部,研究其形状实际上相当困难。科学家使用射电望远镜、红外摄像机和盖亚航天器等太空望远镜来绘制我们星系的地图。2013年由欧洲航天局发射的盖亚任务已经测量了银河系中近20亿颗恒星的位置和运动。射电望远镜可以穿透阻挡可见光的尘埃,揭示深藏在星系内部的结构。通过综合来自许多不同仪器的数据,科学家创建了详细的地图,显示了银河系的螺旋臂、恒星形成区域以及整个星系中恒星的运动。
银河系不会一成不变。随着新恒星诞生和旧恒星死亡,它不断变化。我们的星系也正在和附近的仙女座星系相撞,仙女座星系正以每秒约70英里的速度向我们靠近。大约40亿至50亿年后,两个星系将合并形成一个更大的新星系,一些科学家将其昵称为"银仙系"。尽管这听起来很戏剧性,但两个星系中的恒星相距如此之远,几乎不会有恒星真正相互碰撞。当碰撞开始时,我们的太阳仍然会发光,但到那时地球可能已经太热无法支持生命,因为太阳会变得更亮。