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银河系探秘,它的谜题远比我们想象的要多!

 高天明月图书馆 2019-02-12

在20世纪,天文学家绘制了一张巨大的天空图,远远超出了太阳系和整个星系的范围。但近年来,宇宙制图师重新绘制了银河系的图像。为什么?因为许多天体以前从未见过。

银河系是太阳系所在的恒星系统,包含2000多亿颗恒星、大质量星团和星云,以及各种星际气体和尘埃。它的直径约为10万光年,中心厚度约为1.2万光年,总质量是太阳质量的1400亿倍。银河系是一个具有螺旋结构的螺旋星系,即星系中心和四个螺旋臂,相距4500光年。我们的太阳位于银河系猎户座的臂上,距离银河系中心约26000光年。如果从侧面看,银河系就像一个椭圆形的平面,称为银河盘;星系中心镶嵌着一个叫做银核的球状区域,直径为8000光年,那里聚集着恒星、气体和尘埃;最中心的部分是人马座A

在星系的中心,电子和反电子发生了100吨重的碰撞。(正电子)每秒钟都会发生一次,从而产生一个发光的伽玛射线闪光。银河系的大部分辐射(从可见光到伽玛射线)主要来自星系核,那里生活着大量明亮的“短命”新星。但是关于湮灭辐射的来源有很多观点:首先,暗物质的衰变可能是宏观黑洞发射的结果;第二,超新星爆炸的结果;其次是黑洞或中子星,它们在“吞噬恒星”时也可能会湮灭辐射。简而言之,形势是不可预测的。

研究人员最近表示,如果银河系的磁场发生变化,正电子也会辐射,它们在湮灭之前往往会运行数万光年。最后,天文学家应该关注一颗*人马座a恒星,它是一个巨大的中心黑洞,质量大约是太阳的400万倍。

它通常处于平静状态,就像火山的休眠状态。但是几百万年前,它爆发过一次正电子,形成了一个球形湮灭晕,但是还没有看到伽马射线。当然,黑洞不发射任何东西。正电子发射是指当光材料以越来越快的速度接近黑洞时,黑洞附近会发生碰撞,产生各种高能现象。

在银河系的中心,这个球状星系核形成的原因和方式仍然是个谜。

大多数理论家认为,在120亿到130亿年前星系形成后不久,恒星聚集形成了一个凸起。经过10亿年的时间,这些天体慢慢地汇聚成这个球状区域。但是最新的关于银核行星的研究指出,许多银核行星比预期的要年轻,年龄在20亿年到50亿年之间。天文学家M. Ritchie说,我们需要计算这些年轻的行星是否奇异。

银芯中还存在行星带,沿银盘平行方向插入,贯穿整个银芯,形成行星密集柱状区域(称为银柱)。在柱状区域的两端,大量的恒星涌出,形成了典型的银河系玩具风车形状。

里奇的探索揭示了一个罕见的特征:圆柱形区域的旋转形状像圆柱一样滚动,甚至驱动着星系的其他部分。这在其他星系也可以看到,也许在宇宙中是普遍存在的。

新的理论可能会阐明这些问题。中国的一个天文学家小组正在用计算机模拟银核的形成。他们基于里奇的星系核轴向速度理论对数据进行了分析,结果与当前主流理论相反。主流理论认为,原始星系一定是与其他行星盘相撞,当所有的残骸结合在一起,就形成了星系核。他们认为,原始星系的旋转圆盘可能会自然地产生一个手状的圆柱体,然后慢慢变得稠密,形成今天的形状。

该模型为银核和柱状体的形成提供了直接的解释。大多数柱状星系都有美丽对称的旋臂,就像我们的银河系一样。

本杰明说:“星系天文学就像一个巨大的拼图,很多拼图都放错了地方。”在20世纪50年代,天文学家第一次修正了一些拼图的位置。通过跟踪中性氢气的分布,其谱线为21厘米,这意味着它可以在不被尘埃阻挡的情况下穿过太空。突然,科学家们看到了来自星系另一边的气体云信号,这使得他们绘制了星系的大结构图。然而,直到最近10年,天文学界才使用其他数据获得了明确的结果。

例如,哈佛斯密松宁中心的研究者T.戴姆和P.撤迪厄斯报告说,他们发现了一条弯曲的臂,处于银心的远边。这条臂现被称为3一KPC,十分类似于近地球这边的那条臂的对偶。曾经他们又发现了一条最远的臂,现在知悉,它是Scutum Centinuation旋臂的一部分,而该臂有时消失在银河的另一侧,而后又在目前观测到的一侧重新出现。

戴姆说我们的星系有很多神奇的地方。到目前为止,对星系结构最好的科学总结并不是教科书上所说的一幅图片,而是一幅艺术性的星系概念图,就像从上面看到的美丽的镜面漩涡(非常对称)。他说,银河系并不像模型显示的那样有序。

在不久的将来,天文学界可能会进行一次大规模的测量,利用脉冲(一种天文现象,如激光端口,放大天文辐射)来绘制星系的结构。他们将在五年内精确测量银河系中大约400个脉冲的距离,包括从星系中心到星系的远端。

长期以来,这一测量方法一直受到人们的关注。它的初步工作表明,太阳到星系中心的距离和星系本身的旋转速度,前者为2740万光年,后者为250公里每秒。太阳系围绕中心运行需要2.3亿年。

高速旋转意味着银河系的质量比之前预计的大5%。Rich等人在2008年报告说,如果是这样的话,银河系和仙女座星系的引力将把它们拉到一起,加速碰撞。

绘制一幅完整的银河系地图可能并不容易,但这个庞大的测绘项目已经开始。欧洲航天局(European Space Agency)的盖亚(Gaia)探测器将探测到接近太阳系的10亿个天体,相当于银河系天体总数的1%。如果这项工作成功,无疑将为银河系的研究开辟一个新时代。

本杰明说:“我们现在正在用各种方法绘制银河系的地图。人们正在关注旧数据和新发现的更新。人们还发现,在星系盘外有一个由稀疏的行星组成的暗球状晕,以及一个紧密聚集的球状星团,它们都在银河系内移动。这样,银河系的总跨度就远不止10万光年,而是30万光年。

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