青少年应该知道的星系/青少年科普图书馆

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3.河汉扫描——银河系的特征和结构 (一)具体特征 银河系是太阳系所在的恒星系统，包括1干200亿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干光年 。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，即有一个银心和四个旋臂， 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。 银河系物质约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恒星主要分布在银盘里的旋臂上：最年老的极端星族Ⅱ恒星则主 要分布在银晕里。恒星常聚集成团。除了大量的双星外，银河系里已发现 了1000多个星团。 银河系里还有气体和尘埃，其含量约占银河系总质量的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。 银河系核心部分，即银心或银核，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。据估计其质量可能达到太阳质量的 250万倍。 银河系有4条旋臂，分别是人马臂，猎户臂，英仙臂，天鹅臂。太阳位 于猎户臂内侧。旋臂主要由星际物质构成。银河系也有自转。太阳系以每 秒250千米速度围绕银河中心旋转，旋转一周约2.2亿年。银河系有两个伴 星系：大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。与银河系相对的称之为河外星系。 一般认为，银河系中的恒星多为双星或聚星。而最新发现证明，银河 系的主序星中2／3都是单星。银河系螺旋手臂与之前所观测的结果大相径 庭，原先银河系的四个主螺旋手臂，现只剩下两个主螺旋手臂，另外两个 手臂处于未成形状态。 在像银河系这样的棒旋星系，主螺旋手臂包含着高密度恒星，能够诞 生大量的新恒星，与星系中心的长恒星带清晰地连接在一起。与之比较， 未成形螺旋手臂所具有的高气体密度不足以形成恒星。 (二)总体结构 银河系的总体结构是：银河系物质的主要部分组成一个薄薄的圆盘， 叫做银盘，银盘中心隆起的近似于球形的部分叫核球。在核球区域恒星高 度密集，其中心有一个很小的致密区，称银核。银盘外面是一个范围更大 、近于球状分布的系统，其中物质密度比银盘中低得多，叫作银晕。银晕 外面还有银冕，它的物质分布大致也呈球形。 银河的盘面估计直径为100000光年，太阳至银河中心的距离大约是 26000光年，盘面在中心向外凸起。 银河的中心有巨大的质量和紧密的结构，就像许多典型的星系一样， 环绕银河系中心的天体，在轨道上的速度并不由与中心的距离和银河质量 的分布来决定。在离开了核心凸起或是在外围，恒星的典型速度是每秒钟 210～240千米之间。因此这些恒星绕行银河的周期只与轨道的长度有关， 这与太阳系不同，在太阳系，距离不同就有不同的轨道速度对应着。 银河的棒状结构长约27000光年，以44±10度的角度横亘在太阳与银河 中心之间，它主要由红色的恒星组成，可能都是年老的恒星。 银河的盘面被一个球状的银晕包围著，估计直径在25万至40万光年。 由于盘面上的气体和尘埃会吸收部份波长的电磁波，所以银晕的组成结构 还不清楚。盘面(特别是旋臂)是恒星诞生的活跃区域，但是银晕中没有这 些活动，疏散星团也主要出现在盘面上。 银河中大部分的质量是暗物质，形成的暗银晕估计有6000亿至3兆个太 阳质量，以银河为中心被聚集着。 (1)银盘 银河系的银盘是在旋涡星系中，由恒星、尘埃和气体组成的扁平盘。 银盘直径约25千秒差距，厚1～2秒差距，自中心向边缘逐渐变薄。太 阳位于银盘内，离银心约8.5干秒差距、在银道面以北约8秒差距处。银盘 内有旋臂，这是气体、尘埃和年轻恒星集中的地方。银盘主要由星族I天体 组成，如G～K型主序星、巨星、新星、行星状星云、天琴RR变星、长周期 变星、半规则变星等。 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。 (2)银心 银心是银河系的中心凸出部分，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100亿 年以上老年的红色恒星。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。 P86-90