银河系
银河系是太阳系所处的星系。它是与同处于本星系团的仙女座大星系一样，都是旋渦星系，因为它像一条流淌在天上闪闪发光的河流一样，古称银河、天河，北半球來說夏季最明顯看到銀河（在天蝎座、人馬座延伸至夏季大三角，甚至仙后座），冬季的那邊銀河很黯淡（在獵戶座與大犬座）。估計約1000多亿颗恒星组成。
对银河系的探索
虽然从非常久远的古代，人们就认识了银河系。但是对银河系的真正认识还是从近代开始的。
1750年，英国天文学家赖特（Wright Thomas）认为银河系是扁平的。1755年，德国哲学家康德提出了恒星和银河之间可能会组成一个巨大的天体系统；随后的德国数学家郎伯特（Lambert Johann heinrich）也提出了类似的假设。到1785年，英国天文学家威廉·赫歇耳绘出了银河系的扁平形体，并认为太阳系位于银河的中心。
1918年，美国天文学家沙普利（Harlow Shapley）经过4年的观测，提出太阳系应该位于银河系的边缘。1926年，瑞典天文学家林得布拉德（Lindblad Bertil）分析出银河系也在自转。
特征
银河系是一个中间厚，边缘薄的扁平盘状体。他的主要部分称为银盘，是一个漩涡状。
它的总質量约有太阳的一万亿倍，直徑约为十万光年，中央厚约1万光年，边缘厚约3000-6000光年。太阳约处於与银河系中心距离约27,700光年的位置。
银盘外面是由稀疏的恒星和星际物质组成的球状体，称为银晕，直径约10万光年。
仔细观察银河系，可以发现有4条旋臂，分别是人马臂，猎户臂，英仙臂，3000秒差距臂。太阳位于猎户臂内侧。旋臂主要由星际物质构成。
银河系也有自转。太阳系以每秒250千米速度围绕银河中心旋转，旋转一周约2.5亿年。
与银河系相对的称之为河外星系。
年齡
依據歐洲的南方天文台(ESO)的研究報告，估計銀河系的年齡約為136億歲(109年)，幾乎與宇宙一樣老。 [1]
由天文學家Luca Pasquini, Piercarlo Bonifacio, Sofia Randich, Daniele Galli, and Raffaele G. Gratton.所組成的團隊在2004年使用非常巨大望遠鏡(VLT)的紫外線視覺矩陣光譜儀進行的研究，首度在球狀星團NGC 6397的兩顆恆星內發現了鈹元素。這個發現讓他們將第一代恆星與第二代恆星交替的時間往前推進了2至3億年，因而估計球狀星團的年齡在134±8億歲，因此銀河系的年齡不會低於136±8億歲。
結構
2005年，銀河系被發現以哈柏分類來區分應該是一個巨大的棒旋星系SBbc(旋臂寬鬆的棒旋星系)，總質量大約是太陽質量的6,000億至30,000億倍。[1][2], 有大約1,000億顆恆星。[3]
從80年代開始，天文學家才懷疑銀河是一個棒旋星系而不是一個普通的旋渦星系。2005年，史匹哲太空望遠鏡証實了這項懷疑，還確認了在銀河的核心的棒狀結構與預期的還大。[4]
銀河的盤面估計直徑為100,000光年，太陽至銀河中心的距離大約是26,000光年，盤面在中心向外凸起。
銀河的中心有巨大的質量和緊密的結構，因此強烈懷疑它有超重質量黑洞，因為已經有許多星系被相信有超重質量黑洞在核心。
就像許多典型的星系一樣，環繞銀河系中心的天體，在軌道上的速度並不由與中心的距離和銀河質量的分布來決定。在離開了核心凸起或是在外圍，恆星的典型速度是每秒鐘210～240公里之間。[5]因此這星恆星繞行銀河的週期只與軌道的長度有關，這與太陽系不同，在太陽系，距離不同就有不同的軌道速度對應著。
銀河的棒狀結構長約27,000光年，以44±10度的角度橫亙在太陽與銀河中心之間，他主要由紅色的恆星組成，相信都是年老的恆星。
每一條旋臂都給予一個數字對應(像所有旋渦星系的旋臂)，大約可以分出12段。相信有四條主要的旋臂起源自銀河的核心，她們的名稱如下：(參考右側的圖)
- 2 and 8 - 3kpc 和 英仙臂
- 3 and 7 - 距尺臂 和 天鵝臂 (與最近發現的延伸在一起 - 6)
- 4 and 10 - 南十字座 和 盾牌臂
- 5 and 9 - 船底座 和 人馬臂
至少還有兩個小旋臂或分支，包括：
在主要的旋臂外側是外環或稱為麒麟座環，這是天文學家布賴恩·顏尼 (Brian Yanny)和 韓第·周·紐柏格(Heidi Jo Newberg)提出，是環繞在銀河系外由恆星組成的環，其中包括在數十億年前與其他星系作用誕生的恆星和氣體。
銀河的盤面被一個球狀的銀暈包圍著，估計直徑在250,000至400,000光年。[6]. 由於盤面上的氣體和塵埃會吸收部份波長的電磁波，所以銀暈的組成結構還不清楚。盤面(特別是旋臂)是恆星誕生的活耀區域，但是銀暈中沒有這些活動，開放星團也主要出現在盤面上。
銀河中大部分的質量是黑暗物質，形成的暗銀暈估計有6,000億至3兆個太陽質量，以銀河為中心被聚集著。[2]
新的發現使我對銀河結構與維度的認識有所增加，比早先經由仙女座星系(M31)的盤面所獲得的更多。[7]最近新發現的證據，証實外環是由天鵝臂延伸出去的，明確的支持銀河盤面向外延伸的可能性。[8] 人馬座矮橢球星系的發現，與在環繞著銀極的軌道上的星系碎片，說明了他因為與銀河的交互作用而被扯碎。同樣的，大犬座矮星系也因為與銀河的交互作用，使得殘骸在盤面上環繞著銀河。
在2006年1月9日， Mario Juric和普林斯頓大學的一些人宣佈，史隆數位巡天在北半球的天空中發現一片巨大的雲氣結構(橫跨約5,000個滿月大小的區域)位在銀河之內，但似乎不合於目前所有的銀河模型。他將依些恆星匯聚在垂直於旋臂所在盤面的垂線上，可的解釋是小的矮星系與銀河合併的結果。這個星系位於室女座的方向上，距離約30,000光年，暫時被稱為室女恆星噴流。
在2006年5月9日， Daniel Zucker 和 Vasily Belokurov宣佈史隆數位巡天在獵犬座和牧夫座又發現了兩個矮星系。
太陽在銀河系中的位置
太陽(包括地球和太陽系) 都在獵戶臂靠近內側邊緣的位置上，在本地蓬鬆物(Local Fluff)中，距離銀河中心7.94±0.42千秒差距[9][10][11] 我們所在的旋臂與鄰近的英仙臂大約相距6,500光年。[12] 我們的太陽與太陽系，正位在科學家所謂的銀河的生命帶。
太陽運行的方向，也稱為太陽向點，指出了太陽在銀河系內遊歷的路徑，基本上是朝向織女，靠近武仙座的方向，偏離銀河中心大約86度。太陽環繞銀河的軌道大致是橢圓形的，但會受到旋臂與質量分布不均勻的擾動而有些變動，我們目前在接近近銀心點 (太陽最接近銀河中心的點) 1/8軌道的位置上。[來源請求]
太陽系大約每2.25-2.5億年在軌道上繞行一圈，可稱為一個銀河年[13]，因此以太陽的年齡估算，太陽已經繞行銀河20-25次了。太陽的軌道速度是217km/s，換言之每8天就可以移動1天文單位，1400年可以運行1光年的距離。
海頓天象館的8.0千秒差距的立體銀河星圖，正好涵蓋到銀河的中心。
銀河系的鄰居
銀河、仙女座星系和三角座星系是本星系群主要的星系，這個群總共約有50個星系，而本地群又是室女超星系團的一份子。.
銀河被一些本地群中的矮星系環繞著，其中最大的是直徑達21,000光年的大麥哲倫雲，最小的是 船底座矮星系、天龍座矮星系和獅子II矮星系，直徑都只有500光年。其他環繞著銀河系的還有小麥哲倫雲、大犬座矮星系，最靠近的是人馬座矮橢圓星系，然後是小熊座矮星系、玉夫座矮星系、六分儀座矮星系、天爐座矮星系和獅子座 I 矮星系。
在2006年1月，研究人員的報告指出，過去發現銀河的盤面有不明原因的傾斜，現在已經發現是環繞銀河的大小麥哲倫雲的擾動所造成的漣漪。是在她們穿過銀河系的邊緣時，導致了某些頻率的震動所造成的。這兩個星系的質量大約是銀河的2%，被認為不足以影響到銀河。但是加入了暗物質的考量，這兩個星系的運動就足以對較大的銀河造成影響。在加入暗物質之後的計算結果，對銀河的影響增加了20倍，這個計算的結果是根據麻薩諸塞州大學阿默斯特分校馬丁·溫伯格的電腦模型完成的。在他的模型中，暗物質的分布從銀河的盤面一直分佈到已知的所有層面中，結果模型預測當麥哲倫星系通過銀河時，重力的衝擊會被放大。
穿過空間的速度
一般而言，根據愛因斯坦的狹義相對論，任何物體通過空間時的絕對速度是沒有意義的，因為在太空中沒有合適的慣性參考系統可以作為測量銀河速度的依據(運動的速度總是需要與另一個物體比較才能量度)。
有鑑於此，許多天文學家相信銀河以每秒600公里的速度相對於鄰近被觀測到的星系在運動，大部份的估計值都在每秒130-1,000公里之間。如果銀河的確以每秒600公里的速度在運動，我們每天就會移動5,184萬公里，或是每年189億公里。相較於太陽系內，每年移動的距離是地球與冥王星最接近時距離的4.5倍。銀河在空間中運動的方向是指向長蛇座的方向。
神話
世界各地有許多創造天地的神話圍繞著銀河系發展出來。很特別的是，在希臘就有兩個相似的希臘神話故事在解釋銀河是怎麼來的。有些神話將銀河和星座結合在一起，認為成群牛隻的乳液將深藍色的天空染白了。在東亞，人們相信在天空中群星間的霧狀帶是銀色的河流，也就是我們所說的天河。
Akashaganga是印度人給銀河的名稱，意思是天上的恆河。
依據希臘神話，銀河是赫拉在發現宙斯以欺騙的手法誘使他去餵食年幼的赫爾克里斯因而濺灑在天空中的奶汁。另一種說法則是赫耳墨斯偷偷的將赫爾克里斯帶去奧林匹斯山，趁著赫拉沉睡時偷吸他的奶汁，而有一些奶汁被射入天空，於是形成了銀河。
在芬蘭神話中，銀河被稱為鳥的小徑，因為它們注意到候鳥在向南方遷徙時，是靠著銀河來指引的，它們也認為銀河才是鳥真正的居所。現在，科學家已經證實了這項觀測是正確的，候鳥確實在依靠銀河來引導，在冬天才能到溫暖的南方陸地居住。即使在今天，芬蘭語中的銀河依然使用Linnunrata這個字。
在瑞典，銀河系被認為是冬天之路，因為在斯堪的納維亞地區，冬天的銀河是一年中最容易被看見的。
古代的亞美尼亞神話稱銀河系為麥稈賊之路，敘述有一位神祇在偷竊稻稈之後，企圖用一輛木製的運貨車逃離天堂，但在路途中掉落了一些麥稈。
銀河的未來
目前的觀測認為仙女座星系(M31)正以每秒300公里的速度朝向銀河系運動，在30-40億年可能會撞上銀河系。但即始真的的發生碰撞，太陽以及其他的恆星也不會互相碰撞，但是這兩個星系可能會花上數十億年的時間合併成橢圓星系。
參見
- ^ The Physics Factbook (參考關於銀河質量的條目) URL accessed March 16, 2006.
- ^ 2.0 2.1 由徑向速度的離散描述銀暈的輪廓：抑制銀河輪廓的暗銀暈, Battagli et al. 2005, MNRAS, 364 (2005) 433 引用错误：带有name属性“galmass”的
<ref>标签用不同内容定义了多次 - ^ The Physics Factbook - entry citing references about the number of stars in the Milky Way. URL accessed March 16, 2006.
- ^ 16 August 2005 - New Scientist article
- ^ http://zebu.uoregon.edu/~imamura/123/lecture-2/mass.html
- ^ Astronomy Lecture Notes
- ^ 6 April 2005 - Ibata, R. et al, Astrophys. Journal, 634 (2005) 287-313
- ^ http://www.solstation.com/x-objects/gal-ring.htm
- ^ Reid, M. J. (1993), "至銀河中心的距離". Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Vol. 31, p. 345-372.
- ^ Eisenhauer, F., et al (2003), "以幾何學測量至銀河中心的距離" Astrophys.J. 597 L121-L124.
- ^ Horrobin, M. et al (2004), "First results from SPIFFI. I: The Galactic Center" (PDF). Astronomische Nachrichten, Vol. 325, p. 120-123.
- ^ 14 January 2000 - Press release, Canadian Galactic Plan Survey
- ^ http://hypertextbook.com/facts/2002/StacyLeong.shtml
外部連結
- The Milky Way Galaxy, SEDS Messier pages
- MultiWavelength Milky Way NASA site with images and VRML models
- Composite image of the Milky Way
- Widefield Image of the Summer Milky Way
- The Milky Way Galaxy from An Atlas of the Universe
- Proposed Ring around the Milky Way
- Milky Way spiral gets an extra arm New Scientist.com
- Possible New Milky Way Spiral Arm Sky and Telescope .com
- The Milky Way spiral arms and a possible climate connection
- The 1920 Shapley - Curtis Debate on the size of the Milky Way
- Galactic center mosaic via sun-orbiting Spitzer infrared telescope
- Milky Way Plan Views
- Nearby Dust Clouds in the Milky Way
- Deriving The Shape Of The Galactic Stellar Disc (SkyNightly) Mar 17, 2006
