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銀河系的形狀到底什么樣？它具有幾條旋臂？太陽系又是位于銀河系的哪個地方？ 本期我們就來談?wù)劊憧赡懿恢赖囊恍┯嘘P(guān)銀河系的研究。 銀河系的形狀 在夜空之中，我們能看到一條呈帶狀的銀河，所以我們猜測，銀河系的形狀應(yīng)該是扁平的！  但銀河系的整體形狀是什么呢？ 我們身處銀河系之內(nèi)，所以無法看清銀河系的整體。但通過觀測銀河系內(nèi)恒星的運動極其位置，天文學家還是可以推測出銀河系的大概樣貌。  利用造父變星繪制銀河系結(jié)構(gòu) 再與觀測到的其他星系進行對比，我們就可模擬出銀河系的樣貌。  這張圖片是哈勃于2010年12月拍攝的一張照片，這張照片被認為是最接近銀河系的一個星系，這個星系被天文學家標記為UGC 12158，它和我們所處的銀河系一樣，是為一種被稱為棒旋星系的螺旋星系。其特征是星系整體呈現(xiàn)圓盤狀，中心明亮且是為棒狀結(jié)構(gòu)，在棒狀核心之外則是旋轉(zhuǎn)的旋臂。 銀河系的整體大小約為10萬至20萬光年，其包含的恒星大約是4000億顆。銀河系可能具有四條主旋臂，分別是矩尺臂、英仙臂、人馬臂和盾牌—半人馬臂！其中英仙臂和盾牌—半人馬臂，是連接著中心核球的兩個端點。  模擬出的銀河系結(jié)構(gòu) 而太陽系呢，并不在這四條主旋臂之內(nèi)。  太陽系所處的位置是一個名叫獵戶座分支的地方，它位于英仙臂和人馬臂之間，其距銀心的距離大概是27000光年！ 所以我們在銀河系中的位置，應(yīng)該是郊區(qū)中的郊區(qū)，距離銀心不但遠，而且還不在主旋臂之內(nèi)，是在一個分支的里邊。 銀河系銀盤的形狀 在我們的印象中，銀河系的銀盤應(yīng)該是筆直的。  銀河系銀盤 但在2019年的一次研究中，天文學家利用一種名叫造父變星的恒星繪制銀河系的三維立體圖時卻發(fā)現(xiàn)。銀河系的銀盤可能是彎曲的！而彎曲開始的地方恰巧是從太陽的位置開始！  2019年發(fā)表的論文 利用造父變形繪制銀河系形狀，天文學家發(fā)現(xiàn)：從銀心到大約25000光年的范圍，銀盤是一個筆直的圓盤，但在25000光年之后呢，銀盤就開始出現(xiàn)彎曲，一側(cè)是向上彎曲，一側(cè)是向下彎曲，彎曲一直延伸到星系的邊緣，而有趣的是，太陽剛好處于彎曲開始的地方！  造父變星的位置揭示 銀河系可能是彎曲的 所以，我們所處的星系呢，應(yīng)該是具有一個S型曲線的星系。  銀河系的中心 銀河系的中心，有一個質(zhì)量約為太陽430多萬倍的超大質(zhì)量黑洞，它位于凸起的棒狀核心內(nèi)部。這個黑洞目前處于休眠狀態(tài)，但在很久之前，它可能發(fā)生過巨大的能量爆發(fā)，而爆發(fā)后的遺跡，至今都還存在。那就是在棒狀核心兩側(cè)，那一對我們?nèi)庋蹮o法看到的巨大泡狀結(jié)構(gòu)，費米泡。  費米泡 在2010年，美國宇航局的費米伽馬射線望遠在觀測銀河系的中心時，意外地發(fā)現(xiàn)了兩個巨大的泡狀結(jié)構(gòu)，這個泡狀結(jié)構(gòu)具有很高的能量，它們可以輻射出高能量的伽馬光子，我們現(xiàn)在稱這兩個氣泡為費米泡。  費米泡是在銀河系的中心形成，它位于銀盤的上下兩側(cè)，其橫跨的天區(qū)長達5萬光年！ 目前認為，費米泡形成的原因，可能是因為銀河系中心黑洞的一次強大能量爆發(fā)所形成。 想一想，若是這個氣泡不是豎向而是橫向形成，那么它可將整個太陽系包裹！ 銀河系和仙女座碰撞可能已經(jīng)開始 大概在40多億年以后，銀河系就會與仙女座星系發(fā)生碰撞！ 銀河系和仙女座星系的運動軌跡（藍色銀河系 紅色 仙女座星系）大概40多億年后會發(fā)生碰撞 但據(jù)2020年的一個研究顯示，銀河系和仙女座星系的碰撞可能已經(jīng)開始。 我們一般看到的星系呢，是一個發(fā)光的圓盤結(jié)構(gòu)，其實這只是星系的一部分！ 在圓盤的外圍呢，還有一個十分龐大將圓盤包裹的稱為暈的結(jié)構(gòu)，這個暈稱為星系暈，星系暈由我們可以觀測到的球狀星團，以及無法看到熱氣體和暗物質(zhì)暈組成！ 圓盤結(jié)構(gòu)外圍有一圈朦朧的星系暈 星系的圓盤結(jié)構(gòu)其半徑一般在十幾，幾十光萬年。而星系暈的大小可達圓盤的數(shù)十倍。 在2020年的一次研究中，研究人員通過觀測仙女座背景后的43個類星體，計算了仙女座星系暈的大小。 仙女座星系暈的研究截圖 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，仙女座星系暈的大小，從其中心可向外延伸至200多萬光年，如果這些星系暈可見，那么仙女座星系，將是夜空中最大的天體。 模擬仙女座星系的星系暈 而據(jù)估計，銀河系的星系暈是從中心向外延伸至100多萬光年。 所以，若是以這個尺寸計算，銀河系和仙女座星系的星系暈已經(jīng)重疊。 所以若是以星系暈來說的話，銀河系和仙女座星系的碰撞已經(jīng)開始，只不過這樣的碰撞是我們無法看到的碰撞，而圓盤之間的真實碰撞，則是大約40多億年之后，碰撞之后，銀河系也將于仙女座星系融合為一個更大的橢圓星系！
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