银河快报

别说你拍到了银河,你可能连自己站在哪条旋臂上都不知道

前几天夜里,我带着三脚架和相机跑到郊外,终于拍到了一张还算像样的银河照片,发到朋友圈之后,一条评论给我问住了:“你这拍的是第几旋臂啊?” 我当时盯着屏幕愣了三秒,老老实实回了句:我也不知道。

这事儿说起来有点丢人,我拍了这么多年星空,居然从来没认真想过,镜头对准的那片光带,到底是银河系的哪一部分,于是我开始查资料,结果发现,这个问题比我想象的复杂,也比我想象的有意思得多。

你首先要搞清楚一件事:我们就住在银河系里面

很多人以为,拍摄银河就像站在山顶拍对面的山,清清楚楚,错,太阳系本身就嵌在银河系的盘面里,我们是在一个巨大薄饼的内部往外看,你抬头看到的那条横跨天际的乳白色光带,其实是银河系盘面的“侧视图”——无数遥远恒星的光,沿着盘面的方向叠加在一起,形成了那道发光的河。

别说你拍到了银河,你可能连自己站在哪条旋臂上都不知道

这带来一个很反直觉的结论:你拍下的银河照片里,同时包含了多条旋臂的恒星。 你根本没办法说“我拍到了某一条旋臂”,因为你看到的是一个方向上的累积投影。

那我们到底在第几旋臂?先看一张图

根据天文学界目前的主流认知,银河系是一个棒旋星系,有四条主要的旋臂,太阳系并不在这些壮观的主旋臂上,而是窝在一个叫做猎户-天鹅臂(Orion-Cygnus Arm)的小型次旋臂结构里,它更像是一条连接英仙臂和人马臂的“桥梁”,也有人叫它本地臂。

来,这里放一个简化的位置对照,你一眼就能明白自己处在什么位置:

别说你拍到了银河,你可能连自己站在哪条旋臂上都不知道

旋臂名称 类型 相对于太阳的位置
英仙臂 主旋臂 外侧,更远离银心
猎户-天鹅臂 次旋臂 我们就在这里
人马-船底臂 主旋臂 内侧,更靠近银心
矩尺臂 主旋臂 比英仙臂更外侧

我们本身就是猎户-天鹅臂的一部分,你拍的每一张银河照片,都是在猎户臂内部,回头望向内部的人马臂,或者眺望外侧的英仙臂,这有点像你坐在车里拍窗外的风景,你自己坐的位置就是猎户臂,窗外掠过的树木是其他旋臂的恒星。

那夏天和冬天看到的银河,有啥区别?

这个问题一下子就让事情变得具体了。

北半球夏季,银河最亮的那一段——也就是银心方向——出现在南方低空,从人马座一直延伸到天蝎座,这个方向,你主要是朝着人马-船底臂看,以及一部分银心的核球区域,因为银河系的中心就在人马座方向,那里的恒星密度最高,所以才显得那么壮丽,你夏季拍到的那团明亮的核球,其实是一个距离我们约两万七千光年的恒星集合体,不是一条单独的“臂”。

别说你拍到了银河,你可能连自己站在哪条旋臂上都不知道

而到了冬季,银河变得暗淡稀薄,我们其实是朝着相反的方向——外侧的英仙臂,甚至是更遥远的矩尺臂方向看,恒星密度陡然下降,那条河也就从汹涌变成了涓涓细流。

我把这些方向画了个简单的对应关系,你下次拍摄的时候可以对照着看一下:

  • 夏季银河(人马-天蝎方向):视线指向银心,主看人马-船底臂和部分盾牌-半人马臂的恒星
  • 秋季银河(仙后-英仙方向):视线掠过我们所在的猎户臂内部,恒星的分布比较分散
  • 冬季银河(猎户-御夫方向):视线指向银盘外侧,主看英仙臂和更远的矩尺臂,所以显得暗淡
  • 春季夜空:这个季节我们基本是在往银河系的“上方”看,盘面几乎不可见,银河贴着地平线,几乎拍不到

回到最开始那张照片

我翻出自己拍的那张夏季银河,南边低空亮得发白的那一团,应该就是人马-船底臂方向上的恒星密集带,也可能混杂了一点点盾牌-半人马臂的影子,至于我脚下的猎户臂本身,因为它太近,恒星的角分布太分散,反而不容易在照片里形成一条集中、清晰的带状结构。

有一篇刊登在《天体物理学报》上的研究把银河系的旋臂结构画得更清晰了,研究者利用甚长基线干涉阵列精确测量了大质量恒星形成区的三角视差,首次在三维空间里勾勒出了本地臂的走向,换句话说,我们对自己住着的这条“猎户-天鹅臂”的完整形态,其实也是最近十几年才真正看清的。

谁要是再问你“拍到了第几旋臂”,你可以这么告诉他:我这辈子拍的所有照片,都自带一条猎户臂——因为我们自己就站在里面,剩下的那些光,夏季是人马臂,冬季是英仙臂,中间过渡的,是一些叫不上名字的星星,在银河系里四处散落着。

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