银河系是个盘子,这事儿越想越有意思
小时候你有没有干过这种事——拿手电筒照自己的手指,看那层薄薄的皮肤透出红光?我前阵子蹲阳台吃西瓜,突然想到银河系,手里的勺子就停住了,我们一直说银河系是个盘状结构,但坐在这个盘子里头的我们,到底是怎么知道外面长啥样的?
这事儿吧,有点像你被困在一个巨大的体育场中间,四周全是人,你想画出整个场馆的俯视图——难搞,但天文学家还真就这么干了,而且干得挺漂亮。
从一团糊涂账里,硬是理出了个盘子
最早觉得银河系可能是盘状的,是个叫威廉·赫歇尔的家伙,1785年那会儿,他干的事特别笨拙但特别真诚:拿着望远镜一颗一颗数星星,看哪个方向星星多,哪个方向少,数了好几千颗之后,他在纸上画了个图——一个磨盘形状的东西,太阳还差不多在正中间,这个结论后头被证明不太对,但方向没错。
真正让我们看清这个盘子形状的,是后来的几个关键进展:
- 射电天文学的诞生:光学望远镜看不见银河中心,那边全是尘埃,但射电波能穿过去,上世纪五六十年代,天文学家靠21厘米氢谱线测绘出了银河系的旋臂结构。
- 红外和毫米波观测:像COBE和后来的斯皮策空间望远镜,直接穿透尘埃拍到了银河系中心的棒状结构和核球。
- 大样本恒星统计:像盖亚(Gaia)卫星,精确测量了十几亿颗恒星的位置和运动,这下我们连银盘的厚度、翘曲都算出来了。
说白了,这个盘子不是一眼看出来的,是一层一层拼出来的。
这个盘子到底长啥样
你见过早点摊上炸的荷包蛋没?蛋清朝四周摊开,中间蛋黄鼓起来,银河系的样子差不多就这意思,只是中间那个“蛋黄”——核球——不是圆的,是棒状的,像个花生,整个盘子的直径大概10万光年,但厚度只有1000光年左右,按比例算下来,比一张CD光盘还要薄。
太阳就窝在这个盘子里的一条旋臂——猎户座旋臂的内侧,离银河中心大概2.6万光年,你夏天的晚上往人马座方向看,那边天空特别亮,其实就是因为视线正对着银河中心方向,冬天往猎户座那边看,星星稀疏一些,因为是朝外看。
| 结构 | 特征 | 观测方式 |
| 银盘 | 直径约10万光年,恒星、气体尘埃密集 | 光学、射电、红外综合 |
| 银晕 | 稀疏老年恒星、球状星团 | 光学望远镜 |
| 核球/棒 | 长约2.7万光年的恒星密集区 | 红外、毫米波 |
| 暗物质晕 | 半径可能超30万光年,不可见 | 引力效应测量 |
盘子还会抖
前几年一个挺逗的发现是,银河系这个盘子不是平整的,外围部分像被谁掰了一下似的,边缘翘起来了,一种解释是,银河系在过去吞并了一些矮星系,这些小星系的引力扰动让银盘像果冻似的颤个不停,你现在晚上看星星的时候,其实整个这盘“果冻”还在一晃一晃的。
我还记得第一次用双筒望远镜看天蝎座尾巴那一带,密密麻麻全是星点,密得有点不真实,那会儿才真切感受到,我正站在一个盘子里边儿,往盘子的“闹市区”看,挺奇妙的——人类连隔壁城市明天啥天气都说不准,却能七拐八拐算出自己住在一个旋涡星系里,靠的不就是一点一点地看、一点一点地拼么。
