银河系

天文学

yín hé xì

银河系是包含我们太阳系的棒旋星系,直径约十万光年,拥有数千亿颗恒星。

Definition

银河系是我们所生活的星系,是一个扁平的旋转盘状结构,带有旋臂,其中数千亿颗恒星里就包括我们的太阳;从地球上看,它呈现为夜空中一条朦胧的光带。银河系是一个棒旋星系,直径约 $100{,}000$ 光年,太阳位于其中一条旋臂上,距中心约 $26{,}000$ 光年,核心处则是一个超大质量黑洞,人马座A星。更详细地说,银河系是一个SBbc型星系,拥有中央核球、薄盘和厚盘、恒星晕,以及一个远远超出可见盘范围的暗物质晕,其总质量约为 $10^{12}$ 个太阳质量,其中大部分是暗物质。根据附近恒星轨道的测算,人马座A星的质量约为 $4$ 百万个太阳质量。

Example

在远离城市灯光的晴朗夏夜,银河会横贯天空,呈现出一条乳白色的光带,那其实是星系盘中无数恒星的光汇聚而成的。太阳以约 $220\ \text{km/s}$ 的速度绕银河系中心公转,绕行一圈大约需要 $230$ 百万年,因此自太阳形成以来,它已经绕行了大约 $20$ 圈。恒星S2每 $16$ 年绕人马座A星运行一周,最近时距离约为 $120\ \text{AU}$,把开普勒第三定律用于这条轨道,就能直接算出这个黑洞的质量。

Key Insight

没有人能从银河系外部为它拍一张全景照片,因为我们本身就身处其中;所有那些完整的旋涡图像,其实都是根据观测数据绘制出来的示意图。我们看到的那条乳白色光带,其实是从内部侧向观看星系盘的结果;而如果朝远离光带的方向望去,看到的就是薄盘之外、恒星更稀疏的更深处空间。你身体里几乎所有比氦更重的元素,都是在银河系更早一代恒星内部锻造出来、又在它们死亡时散播到太空中的,这使得银河系成为一个化学物质的循环系统,而太阳正是这一循环较晚一代的产物。