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银河系是什么样子，相信大家都是比较熟悉的，毕竟我们多多少少都看过一些银河系的鸟瞰图，这些图片清楚地给我们展示了银河系的“银心”、“银盘”、“旋臂”等具体构造，有些图片甚至还标注了我们的太阳系在银河系中的具体位置。
那么问题就来了，这些描述银河系的鸟瞰图是怎么来的呢？是探测器从银河系的“上方”直接拍摄到的吗？当然不是。 要知道银河系主体结构的直径就有大约10万光年，而就意味着，想要从银河系的“上方”看到银河的全貌，至少也要飞上万光年的距离，而迄今为止人类飞得最远的探测器——旅行者1号，也只飞出了大约238亿公里的距离，就算是以太阳系的尺度来看，这种距离也不值一提，因为太阳系的半径就有大约1光年（以奥尔特云为界），而1光年大概就是9.46万亿公里。
由此可见，连小小的太阳系，人类都飞不出去，就更不用谈飞到银河系的“上方”去了。既然如此，那银河系的鸟瞰图又是哪来的？下面我们就来聊一下这个话题。 首先要讲的是，银河系其实是非常空旷的，平均下来，大约每167立方光年才有一颗恒星，而恒星之间的平均距离约为5.5光年，什么概念呢？这样说吧，假设距离太阳5.5光年外有一颗与太阳一样大的恒星，现在我们将这颗恒星与太阳都它们缩小到一个足球那么大，那么按同样的比例缩小之后，这两个“足球”之间距离仍然高达8223公里。 如此空旷的银河系，就使得我们可以直接观测到银河系中的很大一部分恒星，但由于银河系的质量主要集中于“银盘”之上，而我们太阳系其实也在“银盘”上，如此一来，我们的视线就会被“银盘”中的尘埃和气体等星际物质遮挡，进而无法直接观测到那些位于“银盘”所在的平面之上、并且距离相对较远的恒星。
这种情况曾经困扰了人类很长一段时间，直到基于红外线波段的观测技术出现之后，难题才得以解决，因为与可见光相比，红外线的波长更长，能够轻易地穿过星际物质的遮挡，进而被我们接收到。 有了红外线观测技术的帮助，我们就可以观测到银河系中绝大部分恒星，从理论上来讲，只需要对每一颗恒星在宇宙空间中的位置和距离进行准确地测量，并利用这些数据进行3D建模，我们就可以银河系在整体上是什么样子，并据此描绘出银河系的鸟瞰图，但实际情况却没有那么简单。 这是因为银河系中的恒星与我们的距离动辄就是以光年计，而1光年就是光在宇宙真空中直线前进一年的距离，所以我们看到的恒星，其实都是它们过去时的样子，比如说我们看到10光年的一颗恒星，其实是它在10年的样子，1000光年，则是1000年之前的样子……
所以我们还需要对目标恒星进行持续观测，进而通过它当前的运动状态计算出它在过去某个时间点的位置和距离，显而易见的是，我们观测的时间越长，计算出的结果就越准确，这无疑需要大量的时间。 在完成了上述的工作之后，我们就可以知道在某个特定的时间点，银河系中绝大部分恒星的位置和距离，而有了这些数据，我们就可以正式开始对银河系进行3D建模了，不过为了更加准确，我们在建模过程中，还可以在宇宙中寻找与银河系类似的星系来作为“参考”。 观测数据表明，可观测宇宙中的星系数量可以高达上万亿个，其中不乏一些与银河系相似的星系，比如说在天空中位于飞马座方向，距离我们大约4亿光年的位置上，有一个名为“NGC 7773”的星系，就是一个非常像银河系的棒旋星系。
（↑“NGC 7773”星系） 由于宇宙中的星系都遵循同样的运行规律，因此我们只需要将这些星系的实际构造，与我们对银河系的3D建模进行对比并加以“微调”，就可以得到与实际情况更加相符的银河系3D模型了。 实际上，我们所看到的银河系鸟瞰图，其实就是科学家通过上述的方法描绘出来的，尽管这只是一个推测出来的结果，但它与银河系的实际情况也应该差不了太多。总的来讲，毕竟我们人类现在连小小的太阳系都飞不出去，能做到这一点已经很不错了。 |
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