【原】最新確認(rèn)銀河邊界，銀河系大了100倍！圍繞銀河中心4旋臂，并非實(shí)體，只是波峰跡線

華箋流香 2021-04-01

展開全文

》一直以來(lái)，甚至幾個(gè)月前，教科書里的銀河系版本都是直徑10萬(wàn)光年?？苹秒娪啊缎乔虼髴?zhàn)》里所有的故事，都是以此為背景展開的，銀河帝國(guó)的疆域范圍就是直徑10萬(wàn)光年的銀河系。

直到今年6月，日本位于夏威夷島上的8.2米單口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡~昴宿星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡，對(duì)銀河系銀盤恒星的密度進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)在50萬(wàn)光年以外恒星的密度突然下降。所以天文學(xué)家們認(rèn)為，那里就是銀河系的邊界。

然而，星系盤內(nèi)的恒星密度隨時(shí)都在變化，就是這種變化，形成了星系的美麗形狀。

銀河系的中間是一個(gè)巨大的黑洞，位置在半人馬座方向，質(zhì)量約為幾百萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。我們所在的太陽(yáng)系，距離銀河中心2.6萬(wàn)光年左右。

直徑10萬(wàn)光年對(duì)比直徑100萬(wàn)光年，讀者可以自行想象一個(gè)直徑10厘米的碟子和一個(gè)直徑一米的圓桌的差別。

》所謂不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中。直到今天，人類一直沒(méi)有辦法直接看到銀河系的形狀。

我們看到的銀河系的銀盤，被厚厚的塵埃和恒星所阻擋，使我們無(wú)法看到銀河系的邊緣。從地球上觀測(cè)，恒星和星云圍繞在地球的周圍，成為一個(gè)環(huán)帶狀。英語(yǔ)稱之為milky way（牛奶之路），古人稱之為銀河、星漢。

在天空中沒(méi)有一面巨大的鏡子，在所有的教科書里面的銀河形狀，都是根據(jù)想象的圖畫出來(lái)的。

根據(jù)人類連觀測(cè)帶猜測(cè)的想象，銀河系有4條旋臂：英仙座旋臂，獵戶座旋臂，人馬座旋臂，3000秒差距旋臂。

》宛如風(fēng)車形狀的美麗星系，那些彎曲的旋臂，并非實(shí)體，只是密度波波峰的軌跡線。

銀河系的四大旋臂，緊緊圍繞著中心大黑洞，就仿佛中心大黑洞是一根軸，而這些旋臂像是風(fēng)車上的風(fēng)扇頁(yè)。

我們的太陽(yáng)系就位于獵戶座的旋臂內(nèi)側(cè)。旋臂內(nèi)的恒星是不固定的，它們的流進(jìn)流出，在局部范圍內(nèi)的密度增加，才組成了視覺效果上的旋臂。

也就是說(shuō)，在若干年前，太陽(yáng)系位于獵戶座懸臂的外側(cè)，慢慢的流到了旋臂的內(nèi)側(cè)，最終會(huì)離開獵戶座旋臂。

恒星和星際物質(zhì)，之所以在旋臂范圍集中，因?yàn)槟抢镉幸粋€(gè)看不見的引力勢(shì)阱，根據(jù)廣義相對(duì)論，更確切的說(shuō)，是一個(gè)扭曲的時(shí)空范圍。

這個(gè)扭曲的時(shí)空范圍，旋轉(zhuǎn)著橫掃整個(gè)銀河系的銀盤，所到之處，改變了恒星和星際物質(zhì)的間距和密度，讓銀河系銀盤內(nèi)的恒星密度像波浪那樣起伏，這就是所謂的“密度波”。

星系的旋臂，所展現(xiàn)出來(lái)的形狀，就是密度波的波峰軌跡線所構(gòu)成的。

由于在旋臂內(nèi)富集的星際間物質(zhì)比較多，所以那里是年輕恒星的搖籃。

》越接近于星系的中心，恒星旋轉(zhuǎn)的角速度越快，如果旋臂是由物質(zhì)組成的，隨著時(shí)間的推移，旋臂就會(huì)越纏越緊，還會(huì)像拉面一樣，越拉越細(xì)。

正是由于密度波，才避免了上述情況的發(fā)生，讓星系維持著美麗的形狀。

密度波理論是由天文學(xué)家林德布拉德首先提出的，后來(lái)又經(jīng)美籍華裔天體物理學(xué)家、流體力學(xué)專家和數(shù)學(xué)家林家翹等人發(fā)展成完整的數(shù)理理論。林家翹是一位天才的學(xué)者，著名的物理學(xué)家李政道曾經(jīng)想拜林家翹為師學(xué)習(xí)流體力學(xué)。

李政道讀博士的時(shí)候，大科學(xué)家費(fèi)米是他的導(dǎo)師。費(fèi)米告訴李政道，量子力學(xué)沒(méi)有前途，讓他去找印度裔的科學(xué)家錢德拉賽卡。錢德拉賽卡，是著名的天體物理學(xué)家，諾貝爾獎(jiǎng)得主。李政道找到了錢德拉塞卡，錢德拉賽卡說(shuō)，天體物理沒(méi)有前途，你去學(xué)流體力學(xué)吧。當(dāng)時(shí)的流體力學(xué)大師是林家翹，李政道找到林家翹的時(shí)候，林對(duì)李說(shuō)，流體力學(xué)太難了，幾十年之內(nèi)不可能有突破，你還是回去吧。結(jié)果就是李政道轉(zhuǎn)了一圈，又去搞量子力學(xué)。

》正是由于大質(zhì)量扭曲了時(shí)空，才產(chǎn)生了密度波。但是銀河系的質(zhì)量，卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)的比觀測(cè)到的要大很多。

如果銀河系的質(zhì)量都是由可觀測(cè)到的那些恒星、白矮星、中子星、黑洞以及行星和星際間塵埃所構(gòu)成的，那么銀河系早就解體了。

因?yàn)閲@銀河系中心運(yùn)行的星體，它們的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于可見物質(zhì)所能夠提供的引力維系的速度。

這表明銀河系內(nèi)有龐大的暗物質(zhì)，提供額外的引力。根據(jù)計(jì)算，這些龐大的暗物質(zhì)所占的質(zhì)量，高達(dá)85%。

現(xiàn)在尚不清楚的是，暗物質(zhì)在形成密度波的過(guò)程中起了多大的作用。

》銀河系到底有多大多重，一直存在疑問(wèn)。以前我們以為仙女座大星云是本星系團(tuán)中最大的。

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)仙女座大星云直接觀測(cè)的結(jié)果顯示，仙女座內(nèi)有1萬(wàn)億顆恒星。銀河系內(nèi)的恒星，估算數(shù)量在5000億顆左右。但是根據(jù)天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，銀河系內(nèi)的恒星運(yùn)行速度要快，計(jì)算出來(lái)的銀河系內(nèi)的逃逸速度是550公里每秒。仙女座大星云內(nèi)計(jì)算出來(lái)的萬(wàn)有引力逃逸速度為470公里每秒。

80公里每秒的逃逸速度差顯示，銀河系比仙女座大星云要更重。

在今年6月科學(xué)家用昴宿星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡確認(rèn)銀河系邊界之前，科學(xué)家就開始不斷的把銀河系的范圍向外延伸。科學(xué)家也曾經(jīng)認(rèn)為銀河系的直徑有16~20萬(wàn)光年。但是從來(lái)沒(méi)有哪一次像這次推進(jìn)的如此遙遠(yuǎn)。