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银河系有多大它的中心在哪 银河系之谜揭秘

大家对“银烛秋光冷画屏, 轻罗小扇扑流萤。 天阶夜色凉如水, 坐看牵牛织女星。”这首一定很熟悉 ,里面描写的银河如画般的梦幻。我们抬头看到的漫天繁星便是银河系里面的。银河系有多大呢,下面探秘志为你揭开这位身穿蒙纱的银河美女之谜,找出银河系中心在哪里?

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银河系有多大?

视频:银河系之谜

银河系(天河或天汉)是太阳系所处的星系。是一个由1,000至4,000多亿颗恒星、数千个星团和星云组成的棒涡星系系统,它的直径约为100,000多光年,中心的厚度约为6,000多光年。银河系之外也有无数个星系统称河外星系。银河系呈旋涡状,有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方。从远处看,银河系像一个体育锻炼用的大铁饼,大铁饼的直径有10万光年,相当于9460800000万万公里。中间最厚的部分约3000~6500光年。太阳位于一条叫做猎户臂的旋臂上,距离银河系中心约2.5万光年。 宇宙中有无数的星系,我们也处在一个星系中,我们把这个星系命名为“银河系”,但并不是说它和其它的星系有多么大的差异,它只是一个相当标准相当典型的螺旋星系。

银河系中心在哪里?

银河系有多大它的中心在哪 银河系之谜揭秘

起初,人们用光学望远镜企图窥测到银河系中心的秘密,尽管人们有能力把光学望远镜造得越来越大,能够望得越来越远,但仍然看不见银河系中心真面目。后来才弄清了这一原因,那是因为银心附近布满了大量的尘埃,这些尘埃就像一片白朦朦的大雾或刮起的黄朦朦的沙尘暴一样,可以遮挡住人们的视线。

银河系(天河或天汉)是太阳系所处的星系。是一个由1,000至4,000多亿颗恒星、数千个星团和星云组成的棒涡星系系统,它的直径约为100,000多光年,中心的厚度约为6,000多光年。银河系的中心也就是银河系的自转轴与银道面的交点,而银河系的核球即银核是在人马星座方向。用赤经、赤纬来表示的话,它2000年时在赤经17度45.6分,赤纬-29°00′,这一"点"就在伽马星西北不远,靠近蛇夫座和天蝎座边界附近。

射电望远镜发现,银河系中心处有一个很强的射电源,它被命名为人马座A。

这个射电源的中心特别小,最大不大于木星绕太阳公转的轨道。有人认为,如果银河系中心核的半径不大于0.1秒差距,即不大于0.3光年的话,就意味着这里很可能是一个大质量的致密天体的中心,很可能是一个黑洞。如果中心核的半径为0.6秒差距,即约2光年的话,那么,不是黑洞的话,也该是一个质量很大的物质团,其中包含着相当于200万个太阳质量的物质。根据1987~1988年天文卫星的观测结果,日本科学家认为,银心曾爆发过一个大质量的天体,或者大量超新星。

银河系中心的结构特点

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星系的中心凸出部分,是一个很亮的球状,直径约为两万光年,厚一万光年,这个区域由高密度的恒 星组成,主要是年龄大约在一百亿年以上老年的红色恒星,很多证据表明,在中心区域存在着一个巨大的黑洞,星系核的活动十分剧烈。银河系的中心,即银河系的自转轴与银道面的交点。银心在人马座方向,1950年历元坐标为:赤经174229,赤纬 -28°5918。银河系中心心除作为一个几何点外,它的另一含义是指银河系的中心区域。太阳距银心约10千秒差距,位于银道面以北约8秒差距。银心与太阳系之间充斥著大量的星际尘埃,所以在北半球用光学望远镜难以在可见光波段看到银心。射电天文和红外观测技术兴起以后,人们才能透过星际尘埃,在2微米到73厘米波段,探测到银心的信息。中性氢21厘米谱线的观测揭示,在距银心4千秒差距处o有氢流膨胀臂,即所谓“三千秒差距臂”(最初将距离误定为3千秒差距,后虽订正为 4千秒差距,但仍沿用旧名)。大约有 1,000万个太阳质量的中性氢,以每秒53公里的速度涌向太阳系方向。在银心另一侧,有大体同等质量的中性氢膨胀臂,以每秒135公里的速度离银心而去。它们应是1,000万至1,500万年前,以不对称方式从银心抛射出来的。在距银心 300秒差距的天区内,有一个绕银心快速旋转的氢气盘,以每秒70~140公里的速度向外膨胀。盘内有平均直径为 30秒差距的氢分子云。在距银心70秒差距处,则有激烈扰动的电离氢区,也以高速向外扩张。现已得知,不仅大量气体从银心外涌,而且银心处还有一强射电源,即人马座A,它发出强烈的同步加速辐射。甚长基线干涉仪的探测表明,银心射电源的中心区很小,甚至小于10个天文单位,即不大于木星绕太阳的轨道。12.8微米的红外观测资料指出,直径为1秒差距的银核所拥有的质量,相当于几百万个太阳质量,其中约有100万个太阳质量是以恒星形式出现的。银心区有一个大质量致密核,或许是一个黑洞。流入致密核心吸积盘的相对论性电子,在强磁场中加速,于是产生同步加速辐射。银心气体的运动状态、银心强射电源以及有强烈核心活动的特殊星系(如塞佛特星系)的存在,使我们认为:在星系包括银河系的演化史上,曾有过核心激扰活动,这种活动至今尚未停息。

银河系中心的黑洞

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众所周知,包括恒星在内的任何物质一旦陷入黑洞的引力场都会消失的无影无踪。但是科学家们新近的这一重大发现却表明,围绕在黑洞周围一定距离上的盘状气态物质也有可能演化为恒星。

超巨黑洞位于星系中心,据推测每个星系都有,质量一般约为星系总质量的0.5%。目前,关于超巨黑洞的形成主要有两种理论。一种观点认为,它可能是随着星系的诞生一次性产生的。但也有推测说,超巨黑洞是以质量更小的黑洞为基础形成的,后者就好比是一些“种子”,随着时间的推移进化成了巨型黑洞。

近几十年以来,红外天文学、射电天文学和x射线天文学的飞速发展,给天文学家探测银河系中心的奥秘提供了新的观测工具和手段,因为红外线、射电波和x射线均可以穿过尘埃屏障。这样,来自银河系中心的红外线、射电波和x射线,就像是从银河系中心出发的使者,可给 们带来银河系中心的一些重要信息。

科学家们通过观测发现,来自银河系中心的红外辐射、射电辐射和x射线辐射相比,比其他区域都强大得多。人们猜测,银河系中心可能不是简单的恒星密集,是什么状况也难下结论。至1971年,两位英国天文学家在分析了对银河系中心区的观测结果后指出,它的中心应该是一个有着一定质量的“黑洞”(实际上他们所说的“黑洞”应该是黑窝。如前所述,黑窝是实体性的天体,只不过因为其质量大,在巨大引力的作用下连光都逃逸不出来, 们无法看到,故而称其为黑窝。黑洞则是虚体性的特殊天体,对于实体性物质而言,它不但没有质量和引力,而且也没有空间。为了加以区别, 们将他们所说的“黑洞”二字都加上了引号,以表示它的真正准确的名字应是黑窝。以下类同)。他们预言,如果他们所提出的假说是正确的话,那么,银河系中心还应该有一个强射电源,并且这个强射电源发出的辐射应该是同步加速的。几年之后,人们果然在银河系中心方向发现了这样一个发出强烈同步加速辐射的强射电源,它就是人马座a,是所知银河系内最大的射电源。一些人据此判断,人马座a极有可能就是一个大质量的“黑洞”,但是一些人认为只能暂时将它看作是大质量“黑洞”的最佳候选者,还不能给它下最后的结论。

近期,美国天文学家经过观测后作出推测,认为银河系中心可能存在两个“黑洞”。据称,银河系的中心地带可能有一个质量为太阳数千倍的中等大小的“黑洞”,它正拖着一些年轻的恒星朝银心的巨型“黑洞”运动,推测它的运动方式是以100年为周期环绕巨型“黑洞”运行,它早晚会被巨型“黑洞”吞噬掉,从而使后者更为庞大。与此前后不久,一些天文学家表示,他们在地球附近也发现了3个巨型“黑洞”,它们位于距离地球5000万至1亿光年的室女座和白羊星座内。虽然1光年相当于大约10万亿公里,但以宇宙天体的测量标准而言,这样的距离就等于是左邻右舍而已。

不寻常的是,这3个“黑洞”,每个质量是 们太阳的5000万至1亿倍。这些天文学家认为,这样巨大的质量在“黑洞”之中较为少见,已知的同类“巨无霸”只有约20个,其他大部分的“黑洞”质量仅为太阳的数倍。

有关这些“黑洞”是怎样形成的问题,科学家们众说纷纭。美国密歇根州大学的研究员里奇史通认为,这3个大型“黑洞”可能是类星体的残余物质,类星体是极光量的物质,在火星般大的范围内,光照程度等于1万亿个太阳。他还指出,类星体在银河系的大部分星球形成前便已出现,如果最后确认3个巨型“黑洞”是来自类星体,它们可能在类星体年代的高峰期便已出现,亦即宇宙诞生后大约有10亿年历史的时期。如是这样,究竟是先有银河系还是先有的“黑洞”,便成为天文学家下一个需要研究的问题。

美国航空航天局宣布,他们还探测到宇宙中存在着中等大小的“黑洞”。这个发现不仅为研究“黑洞”家族的演变补上“缺失的一环”,也有助于深入理解星系结构的形成等天文学基本问题。

据报道,这次探测到的中等大小的“黑洞”共有两个,分别存在于飞马星座的m15星团和仙女星座的g1星团中,这两个星团中都包含有极为古老的恒星。

天文学家称,这种中等大小的“黑洞”曾经是“黑洞”研究中的一段空白。以往天文学家们发现的“黑洞”有超巨“黑洞”和微型“黑洞”两类,超巨“黑洞”一般存在于星系的中心,质量是太阳的数百万甚至数十亿倍,很多情况下它们在星系的中间。微型“黑洞”质量与太阳基本上处于一个数量级,它是由质量相当于太阳10倍的恒星发生超新星爆发时形成的。这可能只是一个体积的问题,然而,这二者之间到底有没有联系?它是困扰天文学界的一个问题。天文学家一直猜想可能存在着中等大小的“黑洞”,因为他们推测,超巨“黑洞”可能是在微型“黑洞”的基础上形成的,后者就好比种子,随着时间的推移慢慢进化成超巨“黑洞”。中等“黑洞”的发现为这个“黑洞进化论”提供了支持。这些“黑洞”可能是解释它重要循环的关键,它是生长周期的中间环节。

早先的一些观测显示,位于星系中心的超巨“黑洞”,质量一般为星系总质量的0.5%左右,这次新发现的两个中等大小的“黑洞”与它们所处的星团之间也有着类似的比例。天文学家指出,这意味着“黑洞”与其赖以生存的宇宙环境间可能存在着某些尚待发现的本质规律。

让天文学家感到意外的是,新观测到的两个中等质量“黑洞”都位于球状星团而非星系之中。这一发现帮助科学家们在星团与星系间建立起了联系。科学家们认识到,“黑洞”在宇宙当中是一个比想象中更普遍的现象。这为回答宇宙中星系结构是如何形成的提供了有用信息。

看来,大多数科学家倾向于确认银河系中心是个超巨“黑洞”的说法,但时至今日,仍有一些科学家坚持银河系中心可能是密度极高的恒星集团,并非是什么超巨“黑洞”。他们认为,对于银河系中心存在强射电辐射和红外辐射这种现象,用其他非黑洞理论解释也能说明,譬如恒星之间频繁、剧烈的碰撞或许也能产生人们已经观测到的那些现象。其次,人们对银河系中心的情况了解得确实太小,比如,银心发出的可见光 们完全看不到,而实际上恒星物质的辐射大部分都是在可见光波段。如此一来,在只看到一个物体的很小部分时,就想对整个庞然大物进行整体描述,有如瞎子摸象,肯定会出现差错。因此银河系中心是否有黑洞,其真实的分布状况究竟如何,在没有充分观测证据的情况下,还无法下最后的结论。

但是, 们现在完全可以用天体爆发定律理论来作出较合理的预测。

“银河火球”的爆发不仅仅是外向的,而且同时也有内向的。即:既有向外爆发抛射,又有向内爆发挤压。 们把此称为“双向爆发”。向外爆发的规律 们已在前面做过介绍,并且总结出天体爆发定律;向内爆发的一些规律 们此后进行探讨。

首先,像“星系火球”这般质量的爆发发生时,不管是向内爆发还是向外爆发,只要其爆发的冲击速度达到光速,就会在一定的区域内形成一个与 们的时空概念完全不同的封闭的球面,它就是人们称之的“视界”。天体爆发时,向外扩展的“视界”球面迅速膨胀至亚光速时为止;向内收拢的“视界”球心也迅速坍缩至亚光速时止。如果“视界”坍缩至中心一点时仍未降至光速以下,则“火球”中心的部分物质会被挤压成高密度物质,以后会在达到一定极限时从中心点上“爆破”,将高密度物质炸得四分五裂。 们将这些高密度物质天体称作“黑窝”,因为它们被天体爆发向内挤压后体积极小可质量极大,有时其引力可将光线束缚住,使它变成一个看不见的星体,故而称其为“黑”。但是,它们是一个具有时空概念的实体(具有三维性和时间性),因此不能用“洞”来形容它而称其为“窝”。黑窝的来历就源于此。至于 们在前面刚刚说到的“视界”,它的区域内完全是虚空( 们所处的这个宇宙太空是实空,宇宙的外面是虚空),它没有时空概念,不允许任何三维性物质进入,是一个与 们所处的这个世界格格不入的“另一个世界”。对这样一个“视界”区域, 们称其为黑洞。有关黑洞、黑窝等问题, 们已在前面做过阐述。

如果“银河火球”的爆发冲击力足够大,内向爆发的结果是会在银河系中心形成一个巨大的黑洞。黑洞的中心没有什么“奇点”,高密度物质在向内迅速坍缩时会出现“引力失衡”现象,导致这个高密度物质在被挤压至一定极限时从中心点上产生“爆破”,将这些物质炸得四分五裂。

因此,银河系的中心应该是一个黑洞。一些比银河系大的星系中心也都应有一个黑洞。所有的黑洞没有质量,也没有什么“中心奇点”。对此, 们已在前面对“中心奇点”的论断进行了有力的批驳。

其次,当“银河火球”中心地带的高密度物质“爆破”后,它们在向外抛射时会将气体和尘埃撕裂,或是将这些气体和尘埃吸积起来,或是在众多的恒星材料之间成为“中央领导”,形成 们现在可观测到的“球状星团”。

这样一来,银河系的中心一般不会有巨大质量的黑窝(即原科学家们所称的黑洞),这些巨大质量的黑窝应该是环绕黑洞四周随机分布的。它的数量也不会是一个,而应有更多一些,估计大约几十或几百甚至上千个。同时,除了在银球附近,以外的区域也含有质量大小不一的黑窝,也应是随机分布的。

天文学家所观测到的所谓银心的一些情况,它根本不会是真正的银心,只是银心黑洞周围的一些黑窝的情况。黑洞——银河系中心是根本观测不到的,因为它没有任何辐射。证明它的存在,只能用时间和空间来间接论证。譬如,当一个星体横穿银河系中心时,在规定的距离内,在保持行进速度不变的前提下,所用的时间会出现节省,或是会感觉到它的行进速度异常地快,远远地超过了这个星体本身原有的速度。为了将黑洞的特殊性质讲清楚, 们在后面还要作进一步的阐述。

银河系相关链接

银河系(Galaxy)的资料信息

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银河系是地球和太阳所属的星系。因其主体部分投影在天球上的亮带被我国称为银河而得名。

银河系呈旋涡状,有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方。从远处看,银河系像一个体育锻炼用的大铁饼,大铁饼的直径有10万光年,相当于9460800000万万公里。中间最厚的部分约3000~6500光年。太阳位于一条叫做猎户臂的旋臂上,距离银河系中心约3.3万光年。

银河系的发现经历了漫长的过程。望远镜发明后,伽利略首先用望远镜观测银河,发现银河由恒星组成。而后,T.赖特、I.康德、J.H.朗伯等认为,银河和全部恒星可能集合成一个巨大的恒星系统。18世纪后期,F.W.赫歇尔用自制的反射望远镜开始恒星计数的观测,以确定恒星系统的结构和大小,他断言恒星系统呈扁盘状,太阳离盘中心不远。他去世后,其子J.F.赫歇尔继承父业,继续进行深入研究,把恒星计数的工作扩展到南天。20世纪初,天文学家把以银河为表观现象的恒星系统称为银河系。J.C.卡普坦应用统计视差的方法测定恒星的平均距离,结合恒星计数,得出了一个银河系模型。在这个模型里,太阳居中,银河系呈圆盘状,直径8千秒差距,厚2千秒差距。H.沙普利应用造父变星的周光关系,测定球状星团的距离,从球状星团的分布来研究银河系的结构和大小。他提出的模型是:银河系是一个透镜状的恒星系统,太阳不在中心。沙普利得出,银河系直径80千秒差距,太阳离银心20千秒差距。这些数值太大,因为沙普利在计算距离时未计入星际消光。20世纪20年代,银河系自转被发现以后,沙普利的银河系模型得到公认。

银河系是一个巨型旋涡星系,Sb型,共有4条旋臂。包含一、二千亿颗恒星。银河系整体作较差自转,太阳处自转速度约220千米/秒,太阳绕银心运转一周约2.5亿年。银河系的目视绝对星等为-20.5等,银河系的总质量大约是我们太阳质量的1万亿倍,大致10倍于银河系全部恒星质量的总和。这是我们银河系中存在范围远远超出明亮恒星盘的暗物质的强有力证据。关于银河系的年龄,目前占主流的观点认为,银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了,用这种方法计算出,我们银河系的年龄大概 在145亿岁左右,上下误差各有20多亿年。而科学界认为宇宙诞生的“大爆炸”大约发生 …

银河系是太阳系所在的恒星系统,包括一二千亿颗恒星和大量的星团、星云,还有各种类型的星际气体和星际尘埃。它的总质量是太阳质量的1400亿倍。在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内,扁球的形状好像铁饼。扁球体中间突出的部分叫“核球”,半径约为7千光年。核球的中部叫“银核”,四周叫“银盘”。在银盘外面有一个更大的球形,那里星少,密度小,称为“银晕”,直径为7万光年。银河系是一个旋涡星系,具有旋涡结构,即有一个银心和两个旋臂,旋臂相距4500光年。其各部分的旋转速度和周期,因距银心的远近而不同。太阳距银心约2.3万光年,以250千米/秒的速度绕银心运转,运转的周期约为2.5亿年。

河系物质约90%集中在恒星内 。恒星的种类繁多。按照恒星的物理性质、化学组成、空间分布和运动特征,恒星可以分为5个星族。最年轻的极端星族Ⅰ恒星主要分布在盘里的旋臂上;最年老的极端星族Ⅱ恒星则主要分布在晕里。恒星常聚集成团。除了大量的双星外,河系里已发现了1000多个星团。河系里还有气体和尘埃,其含量约占河系总质量的10%,气体和尘埃的分布不均匀,有的聚集为星云,有的则散布在星际空间。20世纪60年代以来,发现了大量的星际分子,如CO、H2O等 。分子云是恒星形成的主要场所。河系核心部分,即心或核,是一个很特别的地方。它发出很强的射电、红外,X射线和γ射线辐射。其性质尚不清楚,那里可能有一个巨型黑洞,据估计其质量可能达到太阳质量的几千万倍。对于河系的起源和演化,知之尚少。

1971年英国天文学家林登·贝尔和马丁·内斯分析了银河系中心区的红外观测和其他性质,指出银河系中心的能源应是一个黑洞,并预言如果他们的假说正确,在银河系中心应可观测到一个尺度很小的发出射电辐射的源,并且这种辐射的性质应与人们在地面同步加速器中观测到的辐射性质一样。三年以后,这样的一个源果然被发现了,这就是人马A。

人马A有极小的尺度,只相当于普通恒星的大小,发出的射电辐射强度为2*10(34次方)尔格/秒,它位于银河系动力学中心的0.2光年之内。它的周围有速度高达300公里/秒的运动电离气体,也有很强的红外辐射源。已知所有的恒星级天体的活动都无法解释人马A的奇异特性。因此,人马A似乎是大质量黑洞的最佳候选者。但是由于目前对大质量的黑洞还没有结论性的证据,所以天文学家们谨慎地避免用结论性的语言提到大质量的黑洞。我们的银河系大约包含两千亿颗星体,其中恒星大约一千多亿颗,太阳就是其中典型的一颗。银河系是一个相当大的螺旋状星系,它有三个主要组成部分:包含旋臂的银盘,中央突起的银心和晕轮部分。

螺旋星系M83,它的大小和形状都很类似于我们的银河系

银盘:

银盘(Galactic disk):在旋涡星系中,由恒星、尘埃和气体组成的扁平盘。

银盘是银河系的主要组成部分,在银河系中可探测到的物质中,有九成都在银盘范围以内。银盘外形如薄透镜,以轴对称形式分布于银心周围,其中心厚度约1万光年,不过这是微微凸起的核球的厚度,银盘本身的厚度只有2000光年,直径近10万光年,可见总体上说银盘非常薄。

除了1000秒差距范围内的银核绕银心作刚体转动外,银盘的其他部分都绕银心作较差转动,即离银心越远转得越慢。银盘中的物质主要以恒星形式存在,占银河系总质量不到10%的星际物质,绝大部分也散布在银盘内。星际物质中,除含有电离氢、分子氢及多种星际分子外,还有10%的星际尘埃,这些直径在1微米左右的固态微粒是造成星际消光的主要原因,它们大都集中在银道面附近。

由于太阳位于银盘内,所以我们不容易认识银盘的起初面貌。为了探明银盘的结构,根据本世纪40年代巴德和梅奥尔对旋涡星系M31(仙女座大星云)旋臂的研究得出旋臂天体的主要类型,进而在银河系内普查这几类天体,发现了太阳附近的三段平行臂。由于星际消光作用,光学观测无法得出银盘的总体面貌。有证据表明,旋臂是星际气体集结的场所,因而对星际气体的探测就能显示出旋臂结构,而星际气体的21厘米射电谱线不受星际尘埃阻挡,几乎可达整个银河系。光学与射电观测结果都表明,银盘确实具有旋涡结构。

银晕:

银河晕轮弥散在银盘周围的一个球形区域内,银晕直径约为九万八千光年,这里恒星的密度很低,分布着一些由老年恒星组成的球状星团,有人认为,在银晕外面还存在着一个巨大的呈球状的射电辐射区,称为银冕,银冕至少延伸到距银心一百千秒差距或三十二万光年远。

探秘志独家观点:

银河系相对宇宙来说只是众多星系的一个,地球只是星系中的沧海一粟,人类更是显得渺小之极。对地球之外的宇宙探索,我们知道的还少之又少,随着科技不断进步,也许我们能找到一个比我们地球还可爱的星球。

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