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为什么“银河”和银河系并不是一回事?

夏天晴朗的夜空,只要没有城市灯光和月光的影响,人们可以看到一条淡淡的银色飘带,横跨天穹,呈现一片混沌的辉光。这条光带就是银河,中国古代还冠之以“天河”、“星汉”等美名,并流传着牛郎织女在天河鹊桥相会的美丽传说。

银河其实并不是天上的河流,而是庞大的银河系在天空上的投影。银河中的成员除恒星以外,还包括星际气体、尘埃以及暗物质银河系中发光物质的总质量大约是太阳的1400亿倍,其中恒星质量占据了约95%。

从大的方面看,银河系主要由银盘、核球、银晕和暗晕四部分组成。银河系的大多数恒星和星云主要集中在扁平状的银盘内,这是银河系的主体。银盘的直径约10万光年,中间部分较厚,厚约6000多光年,并向四周逐渐变薄,到太阳附近便只剩一半厚度了。巨大的银河系本身也有自转银盘中的千亿星球环绕银河系中心浩浩荡荡地做旋转运动,从中心向外伸展出4条弯曲的旋臂,看上去犹如急流中的旋涡。所谓旋臂实际上是恒星、星际气体和尘埃的集聚区域,但这集聚着物质旋臂并不是像静止的风扇叶片那样固定不变,而是有大批恒星不断地在旋臂中进进出出,只是因为它们在运动中基本做到“收支平衡”,所以旋臂的形状看上去保持不变。

银河系的中央是恒星分布相当致密的核球部分,直径约1.2万~1.5万光年,略呈椭球形状。由于大量星云和气体尘埃的阻挡,对核球方向的天文观测十分困难,人们至今对它知之甚少,但可以肯定核球内的恒星分布十分密集。

银晕是在银盘外围由稀疏的恒星和星际介质组成的一个巨大包层,它的体积至少超过银盘的50倍,但质量却只占银河系的1/10,由此可见其物质非常稀薄。事实上,除了那些极其稀薄的星际气体外,银晕中的可见物质主要是球状星团。银晕之外还存在着一个更大范围的球对称的物质分布区,称为暗晕,主要成分是暗物质,直径可能10倍于银晕。尽管密度极低,然而由于“疆域”极为辽阔,暗晕的总质量估计可达银河系其余各部分总和的10倍。

【知识点】银河中的物质

20世纪20年代,天文学家发现银河系的自转速度——即恒星银河系中心转动的速度——随银心距的不同而变化,其变化规律的图示形式称为银河自转曲线。如果只考虑发光物质,实测情况和理论预言便大相径庭;一旦假设银河系广大外围区域内存在大量不发光的暗物质,这种差异就消失了。根据实测银河自转曲线的形状,可估算出暗物质质量要比可见物质多出将近一个数量级。目前估计银河系普通物质和暗物质的总质量约有2×1012太阳质量