银河系的形态我们是如何识别的
发布时间：2023-06-17 11:30:16 所属栏目：动态 来源：
导读：关于我们银河系的形状,还存在更深层次的谜题。例如，牛顿的万有引力定律认为，星系外缘的恒星和气体应该比靠近其中心的物体运行得更慢—但相反，我们观察到外部物体运动得更快。在我们的银河系和其他银河系中都
|
关于我们银河系的形状,还存在更深层次的谜题。例如，牛顿的万有引力定律认为，星系外缘的恒星和气体应该比靠近其中心的物体运行得更慢—但相反，我们观察到外部物体运动得更快。在我们的银河系和其他银河系中都是如此。唯一的解释——在不改变万有引力定律的情况下——是看不见的更大质量的存在，可能以暗物质的形式存在。但这种暗物质从未被直接观测到。 在闪亮的星星穹顶下脱颖而出并了解它们的真实本质是人类智慧的惊人壮举。了解我们银河系的浩瀚和我们在其中的位置是人类想象力的惊人表现。德谟克利特设想了他无法看到的大量恒星。感谢无数追随他的天文学家，我们在我们称之为家的银河系中找到了真正的位置。 银河系的发光带，从仙后座到天蝎座，在死亡谷国家公园的帕纳明特山谷上空延伸。将目光转向夜空，你会看到一道明亮而朦胧的光带划过天空。几千年来，观察者一直在猜测银河系的真实性质。希腊人说天空中的一缕阴霾是女神赫拉胸口喷出的牛奶，埃及人认为是牛奶，一些澳大利亚原住民认为这是一条流经天空的河流。 今天，我们知道我们正在沿着由至少1000亿颗恒星组成的螺旋星系平面进行观察。但直到20世纪，人们才发现要了解银河系的形状。问题是我们无法鸟瞰我们的银河系，因为我们的太阳系被掩埋在银河系中。但是随着望远镜、摄影术、光谱学和射电天文学的发明，我们已经揭示了我们所在星系的形状和大小—以及我们在组成我们岛屿宇宙的数十亿颗恒星中的位置。 在望远镜出现之前，我们对银河系的范围并没有清晰的认识。大约25世纪前，希腊哲学家德谟克利特提出，银河系充满了星星，这些星星似乎因为距离很远而融合在一起。然而，100年后，亚里士多德提出，朦胧的光河是一种大气现象。亚里士多德的权威被接受了近2000年，直到两小块玻璃最终将他推倒。 伽利略观察了巨蟹座中的猎户座星云（M42）和蜂巢星团（M44）等目标，发现了肉眼无法观察到的无数恒星。他以为天上所有的模糊物体都会化为星星；天文学家不知道每个人都会在为我们描绘银河系的照片中发挥作用。 1781年发现天王星一夜成名后，威廉·赫歇尔迅速被任命为乔治三世国王的宫廷天文学家。国王给了他钱来建造望远镜，包括他的40英尺长（12米）的望远镜和一个48英寸的镜子。 有了它，赫歇尔制作了也许是第一张银河系的系统地图。他首先观察银河系的一个稠密区域，然后计算视野中的恒星数量。当他离开银河系时，行星的数量减少了。 赫歇尔假设每个区域的恒星数量是该方向恒星数量的直接指示。他不知道微弱和距离之间有什么关系，也不知道有几百万颗微弱的星星从他的视野中被遮住， 他独立地绘制了一张超级银河系平行四边形图，那里看起来就像一只巨大的水生动物的变形虫！ 到1840年代，赫歇尔的装备与爱尔兰帕森斯敦的利维坦相比相形见绌。这架巨大的望远镜的72英寸镜子是为罗斯伯爵威廉帕森斯建造的，让罗斯能够绘制出他所看到的极其详细的图纸。特别是，他对漩涡星系(M51)、三角星系(M33)和M99(NGC4254)的观测显示出不同的螺旋结构。如果没有合适的方法来测量距离，天文学家只能质疑这些星云，如恒星和星团，是否在银河系内。毕竟，如果它们是银河系之外的遥远结构，那对我们在宇宙中的位置意味着什么？ 关于银河系物理性质的争论一直持续到20世纪初。两项新技术帮助推动了讨论：光谱学和摄影。分析星光的能力为天文学家提供了一种了解恒星化学的强大新方法，而摄影增强了人眼有限的聚光能力。 借助这些工具，天文学家HenriettaLeavitt、EdwardC.Pickering和EjnarHertzsprung发现并定义了一类称为造父变星的恒星变暗和变亮周期之间的关系。1908年，莱维特正在研究大麦哲伦星云和小麦哲伦星云照片中的变星，这些照片是从哈佛大学秘鲁天文台发送到她工作的哈佛学院天文台的。她注意到大麦哲伦星云和小麦哲伦星云中这些恒星的亮度有规律且可预测的变化，这种变化可能会持续一天到一个多月，然后重复出现。 此外，她发现，变化周期越长，恒星看起来越亮。由于小麦哲伦星云中的所有恒星距离大致相同，她推断造父变星的周期与其真实的内在亮度有关。 天文台台长皮克林认为，这种周期-光度关系可能有助于确定星团和星云的分布。Hertzsprung能够通过使用视差方法对造父变星进行独立的距离测量来校准这项技术，观察它们在地球绕太阳运行时相对于背景恒星的偏移量。 因此，通过测量造父变星的周期，天文学家可以知道它的真实亮度——并通过将其与表观亮度进行比较，计算出它的距离。天文学家终于有了一个可靠的宇宙尺度。 利用这些数据，沙普利不仅定位了我们银河系的中心——在人马座——而且还表明银河系的大小是之前估计的10倍。他的观察还使我们的太阳系远离银河系中心。鉴于我们银河系的大小，沙普利确信螺旋星云，就像球状星团一样，都是银河系的一部分。 造父变星对于了解银河系的形状仍然很重要。这张图片中的每个点都是造父变星，其距离是由一个团队使用位于智利拉斯坎帕尼亚天文台中心的光学引力透镜实验望远镜(OGLE)测量的。 到20世纪初，关于螺旋星云和银河系性质的猜测已经达到了狂热的程度。摄影清楚地显示这些星云具有由无数恒星组成的清晰的螺旋结构，但没有很好的距离测量来验证它们是否在银河系内。 造父变星最终解决了争论。几年后，在加利福尼亚州威尔逊山天文台使用100英寸的胡克望远镜时，埃德温·哈勃在仙女座螺旋星云中发现了造父变星。利用沙普利对莱维特的周期-光度关系的校准，哈勃显示这个物体距离我们900,000光年远，远远超出银河系的外围。（这个数字后来被细化到250万光年。）在一次测量中，他证明了银河系不是整个宇宙，而是广阔的岛屿宇宙海洋的一部分。 在19世纪，天文学家对银河系沿线几乎没有恒星的大片区域感到困惑。这些所谓的煤袋在繁星点点的背景下看起来像黑洞。至少一位天文学家推测它们可能是通往天堂的开口！ 因为当时对银河系的探索还仅限于可见光，天文学家并不知道煤袋是巨大的气体和尘埃云，挡住了遥远恒星的光线。在天文学家能够探索和了解这些遍布银河系平面的寒冷乌云之前，需要开发新技术。 射电天文学的诞生提供了这一新工具，并导致发现银河系不仅充满了尘埃，而且还充满了大量的冷中性氢气。大多数时候，氢原子的质子和电子在同一个方向自旋。但有时，电子会翻转并朝另一个方向旋转。对于任何给定的氢原子，这种情况大约每1亿年才会发生一次。当它发生时，会发射波长为21厘米的能量。这些波直接穿过隐藏可见光的尘埃云，可见光的波长要短得多。因此，它们的光谱特征非常接近于地球上的紫外线。然而，由于它们的波长很短，所以它们不会被人类肉眼看到。 （编辑：聊城站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
站长推荐
