時間史

銀河系有多大？這不是我們經常能看到的麼？橫跨北半球到南半球，我們稱為銀河與英文中的Milk Way意思都類似，都是白白的一條帶子。但從古到今，一直以來都沒有人想過銀河裡流淌的到底是什麼？

伽利略的銀河系

當伽利略將望遠鏡指向天空的那一刻開始，人類的世界就從天圓地方拓展到了無垠的宇宙，當然伽利略的望遠鏡還僅僅只能解析銀河系中比較亮的恆星，但人類終於發現，天上那條乳白色亮帶不是牛奶，更不是銀色的河流，而是無數星星的組合！

當然伽利略最偉大的發現並不是發現銀河是無數恆星的組合，而是建立起了一個系統實驗來驗證理論，具有嚴謹邏輯的近代科學體系，伽利略被稱為“近代科學之父”，他的卓越工作是牛頓經典力學體系的基礎。

赫歇爾的銀河系

赫歇爾最擅長的事情就是親自動手製造望遠鏡，可不像各位想象的那樣買鏡片自己組裝，他是自己磨製反射鏡，再磨平面鏡，再整體組裝成望遠鏡！發現天王星的望遠鏡就是他自己磨製的。實在佩服這樣的動手型天文學家，當然發現天王星是他天文事業從業餘轉向專業的關鍵點，從此他獲得了官方支持，也以更大的熱情投入到了天文觀測事業，他終身未嫁的親妹妹卡羅琳·赫歇爾則是赫歇爾得力的觀測助手！

下圖是赫歇爾歷經數年觀測117600顆恆星的位置後繪製的銀河系，當然還請各位不要笑話，這和現代銀河系大相徑庭，赫歇爾認為銀河系大約有1億顆恆星，銀河系的尺度大約有7500光年，厚度約1300光年，並且他錯誤的認為地球在銀河系中心。

我們不能否認赫歇爾天文觀測成績，因為在他以後100年內在沒有比他更瞭解銀河系，但他恆星測距方式有誤，因為赫歇爾是觀測恆星亮度的方式來判斷距離，這個依據是恆星都是相同質量與發展階段得出的比較結果，但事實上銀河系中的恆星大小，質量與發展階段都不一樣，所以赫歇爾的記錄幾近廢物？

當然不是，他準確記錄了恆星的位置和當時恆星的亮度，現代觀測中可以以此為依據，對比數百年來恆星發展是否有變化，是否有自行等等，所以即使就算這份資料無法參考銀河系的大小與結構，但它依然是最為詳盡的銀河系恆星位置與亮度觀測資料。

現代天文認識銀河系的過程

在我們真正認識銀河系之前，早已有哲學家提出過銀河系是一個漩渦狀的星系，但苦於沒有證據，只能說是一個思想火花，儘管它可能是對的，但也僅具指導意義！

• 卡普坦的銀河系

從1906年起，荷蘭天文學家卡普坦用了約十幾年時間測定了恆星的位置，建立了宇宙島模型，他認為銀河系是透鏡狀的，直徑約為55000光年，厚度約為11000光年，太陽位於中心附近。由於他測定恆星光度時未考慮星際塵埃的消光影響，所以他取得的數據大約只有後來認識到的銀河系一半大小，但這已經是有史以來最精確的銀河系模型了。

• 沙普利的銀河系
  

從1918年起，美國天文學家沙普利用威爾遜天文臺2.5米口徑的望遠鏡，觀測了大約100個球狀星團，根據這些星團的位置分佈關係，沙普利認為銀河系是一個透鏡狀星系，地球不在銀河系中心，並且計算出地球距離銀河系中心大約5萬光年的位置（後改為3萬光年）。

• 哈勃的仙女星系

我們說銀河系，跟仙女星系有啥關係？因為哈勃在1923年測定出仙女星系至少距離地球約100萬光年，因此這是第一個被正式認定的河外星系，這意義非凡，因為第一次有了“鏡子”，我們可以清楚的看到仙女星系的漩渦結構，以此類推，銀河系是不是也像仙女星系那樣是一個旋渦星系呢？

• 射電望遠鏡發現銀河系懸臂

由於光學望遠鏡的侷限（銀盤面上塵埃與恆星的遮擋），一直都認為銀河系是個透鏡狀星系，但隨著射電望遠鏡技術的發展，對於銀河系的認識馬上就改觀了，1951年，天文學家就發現了銀河系至少有3條旋臂，隨後則發現了更多的旋臂，但根據“斯必澤”望遠鏡的觀測，銀河系有兩條主要旋臂，分別為：盾牌-半人馬臂和英仙臂，其他都是從主要旋臂上產生的支臂！

直到2004年才發現銀河系是一個棒旋星系

• LAMOST望遠鏡下的銀河系

其實這就是我們熟悉的郭守敬望遠鏡，這是一臺視場為5度的超廣角反射式施密特望遠鏡，在焦平面上放置的不是CCD，而是4000根光纖，它的目的是取得恆星的光譜，所以它是全世界恆星光譜去得效率最高的望遠鏡。

LAMOST觀測發現，銀河系在它預計5萬光年邊緣，恆星數量並沒有如意料中的突然減少，而是緩慢的減少，有支臂的邊緣甚至都延伸到了6.2萬光年的位置，而根據恆星稀疏規模比對，甚至銀河系的半徑將要擴大到10萬光年，這比早先估計只有仙女星系(半徑11萬光年)一半直徑擴大了不少，甚至和仙女星系不相上下！

另外伊巴谷衛星和蓋亞衛星的銀河系3D建模計劃可不要遺漏了，兩顆衛星的其中一個科學任務就是儘可能測定更多的銀河系恆星位置，建立起一個銀河系的3D結構模型，蓋亞的最新一批數據將在2022年公佈，到那時我們將會認識一個更精確的銀河系。

最後別忘記了，銀河系一直都在吞噬其周圍的矮星系，所以銀河系還在成長，早先有資料表明大小麥哲倫星系會被吞噬，但最新的模型表明它們將會限於仙女星系合併，然後再一起和銀河系合併。

銀河系的中心是什麼？

我們現在知道，銀河系中心是一個年老恆星組成的核球，大致呈棒狀，兩條主要旋臂從兩端伸出，環繞整個銀河系，而在核球中心則是一個質量高達太陽400萬倍的黑洞，在我們地球上看來，它位於人馬座，因此這個黑洞被稱為Sgr A*黑洞！

我們是根據它吞噬物質發出的X射線才獲知到這個黑洞的存在，而後續的環繞整個看不見的實體公轉的恆星軌跡則準確的測出了它的質量。

當然僅憑400萬倍太陽質量的黑洞是HOLD不住整個銀河系的，整個核球以及銀河系眾多恆星都將與黑洞一起成為引力的提供者，不過各位可千萬不要忘記了還有那看不見的暗物質也在骨架上起到銀河系定心錨的作用！

星辰大海路上的種花家

銀河系中心，簡稱銀心，是銀河系的神秘地帶。尤為令人關注的是，銀心處潛伏著一個質量高達太陽400萬倍的超大質量黑洞——人馬座A*。

在這裡，大量恆星緊密團結在以人馬座A*為核心的銀河系中央周圍，共同構建出整個銀河系最明亮的區域。這使得銀河系中心看上去呈隆起狀。

銀心區域恆星相對密集，遍佈著大量恆星團和恆星形成區。相較之下，我們的太陽系位於距離銀心約26000光年的偏遠地帶，要顯得荒涼得多。

那麼銀心究竟生得怎麼一副模樣呢？斯皮策太空望遠鏡、哈勃太空望遠鏡和錢德拉X射線望遠鏡分別在近紅外光、可見光和X射線下拍攝到的銀心是這樣的：

前不久，一份全新的可視化模擬新鮮出爐，以360度全景視角帶我們體驗一場奇妙的銀心之旅。這份可視化模擬的數據來自NASA的錢德拉X射線望遠鏡和歐南臺的甚大望遠鏡。前者負責收集X射線數據，後者則收集紅外線數據。模擬包含兩部分，分別展現了人馬座A*處於平靜和活躍狀態下銀心的面貌：

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三體迷

銀河系的中心是一個美麗的地方，和大多數星系一樣，有一個超大質量黑洞。銀河系中心超大質量黑洞的名字叫射手座A*(縮寫為Sgr A*)。Sgr A*不僅試著吞掉任何靠近它的東西，它周圍的地區是一個形成新星的搖籃。

由於黑洞有巨大的引力，它會試圖吸收它能觸及的任何東西。引力能吸引大量物質，這些物質聚集在黑洞周圍並升溫。聚集在一起的物質被稱為吸積盤，由於摩擦，氣體和灰塵變熱，發出紅外光。在可見光下看銀河系的中心並不能看到太多，但是伽馬射線和x光望遠鏡可以告訴人類很多銀心黑洞的情況。

銀河系的中心距離地球26000光年，並且測量Sgr A*吸積盤大約2250萬公里寬。這個相對較小的空間裡塞滿了多少質量？黑洞本身的質量下限被計算為超過40000個太陽。然而，Sgr A*的吸積盤部分稍大一點，大約相當於地球繞太陽的軌道大小(15000萬公里)，重量要大得多——相當於40億個太陽。

軍機處留級大學士

答：銀河系中心是一個超大質量黑洞，質量大約是太陽的400萬倍，黑洞周圍是密集分佈的恆星，使得銀河系中心看起來非常亮。

在夏季的夜晚，我們仰望星空時，會看到一條明暗相間的銀河，這是銀河系的截面，我們太陽系是銀河系中，數千億恆星系統中的一個。

在上世紀，天文學家用射電望遠鏡發現，銀河系中心存在一個極強的X射線源，但是觀測銀河系中心（人馬座方向）時，卻看不到發出射線的天體，關於射線源是什麼，科學家圍繞這一問題研究了幾十年。

在上世紀末，科學家用天文望遠鏡對銀河系中附近的恆星進行長時間追蹤，最後勾畫了這些恆星的運行軌道，發現它們都圍繞一個未知天體運行。

經過測算，這個未知天體的質量大約是太陽質量的400萬倍，天文學上的單一天體，只有黑洞能達到如此高的質量，經過多方數據進行確認後，證實了這是一顆超大質量黑洞。

而且天文學家還發現，幾乎每一個大型星系，中心都至少存在一個超大質量黑洞；在我們銀河系中心黑洞附近，科學家還發現了一箇中型黑洞，質量大約是太陽的1萬倍。

在黑洞強大的引力作用下，附近恆星的運動變得相當複雜，恆星分佈也相對密集，使得我們在地球上看來，銀河系中心的亮度非常高。我們太陽系是銀河系獵戶座旋臂中的一顆恆星，距離銀河系中心2.6萬光年，太陽系大約2.2億年會繞銀河系一圈。

雖然銀河系中心黑洞的質量非常大，但是相對於其他大型星系的中心黑洞，卻是小巫見大巫；比如254萬光年外的仙女星系，中心黑洞高達3000萬倍太陽質量；而距離地球3000萬光年外的草帽星系，中心黑洞的質量是太陽的十億倍。

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艾伯史密斯

銀河系由大量的恆星和星雲組成的一種直徑10萬光年的盤狀結構，銀盤平均厚度約1000至2000光年。從太陽系所在的位置來看，銀河系的中心位於人馬座方向，距離太陽系大約2.6萬光年。在銀心那裡，有一個質量至少為太陽400萬倍的超大質量黑洞——人馬座A*，這是銀河系中質量最大的單個天體。

就像太陽系中的天體會環繞太陽系的中心旋轉那樣，銀河系中的恆星也會繞著銀心運動。太陽的質量在太陽系中非常大，所以太陽是中心天體，其他天體的運動都是受到太陽引力的控制，太陽是太陽系的結構得以維持穩定的原因。雖然人馬座A*位於銀心，並且質量很大，但銀河系中恆星的繞轉運動並不是受到人馬座A*的引力控制，並且它也不是銀河系的結構得以維持穩定的原因。因為與銀河系的總質量相比，人馬座A*的質量其實很小，它的佔比僅為百萬分之四，就這點質量談何控制整個星系？之所以太陽的引力主宰其中天體的運動，那是因為它的質量佔整個太陽系的99%以上。而所謂的銀心，其實是指銀河系的共同質量中心。銀心出現超大質黑洞可能是因為早期銀河系中的氣體物質非常豐富，在銀心產生的黑洞會通過吸積作用而演變為超大質量黑洞。

在人馬座A*周圍還有一些恆星環繞它運動，其中S2是最靠近它的恆星，距離最近時大約為120天文單位，或者相當於17光時。S2的公轉週期約為15年，質量約為太陽的14倍。

除了人馬座A*及其附近直接繞其旋轉的恆星之外，銀心區域還包含大量的恆星，那裡的恆星密度極高。不過，由於星際塵埃的阻擋，我們在地球上無法用肉眼看到亮度極高的銀心，直接通過特定波段的天文望遠鏡進行觀測。

火星一號

無憂谷逍遙子

以往的探索結果顯示銀河系直徑12萬光年左右，但是隨著我國郭守敬望遠鏡新一輪巡天觀測的結束，發現銀河系比以往觀測到的大得多，直徑在16萬到20萬光年。

銀河系到底有多大，目前並未定論，人類觀測手段的限制了對宇宙空間尺寸的丈量，處於銀河系內，觀測時需要蒐集各個方向的信息，最後綜合在一起，由於銀河系天體數量眾多，光線層層疊疊，觀測就會有誤差存在，人類觀測手段的發展只能儘量的縮小觀測誤差，卻不能完全消除誤差。根據我國最新觀測結果，銀河系直徑在16萬到20萬光年之間。銀河系到底有多大，還需要人類持續探測。

銀河系的中央類似於太陽系中央地帶，匯聚了銀河系的大多數質量，物質更加稠密，恆星數量也相對更多，銀心附近銀河系的厚度可以達到6000光年，形成一個橄欖球狀的核心地帶，而銀盤厚度更多的卻是在1000光年左右，看起來更“扁”，天體主要分佈在銀河系的四條旋臂上。銀河系中央還存在著巨大的黑洞，周圍恆星的運行軌跡說明銀河系中央地帶存在非常難以觀測但是引力卻異常大的天體，符合黑洞的運行規律，銀河系中央的巨大噴流，也可能和黑洞活動有關。

銀河系中央天體的運行形成的劇烈空間波動、發射出稠密的宇宙射線，可能是一切生物都需要避而遠之的。好在太陽位於銀河系的獵戶座旋臂上，距離銀河系中央幾萬光年，不會受到銀河系中央天體的干擾。

來看世界呀

下面進行簡單說明。

銀河系簡介

在銀河系是一種星系，其包含我們所在的太陽系。從地球來看，銀河系是一個圓盤，因為它的圓盤形結構是從內部觀察的。直到20世紀20年代早期，大多數天文學家認為銀河系包含了宇宙中的所有恆星。然而通過觀察，哈勃表明，銀河系只是眾多星系之一。銀河系是一個禁止旋轉的星系，直徑在150,000到200,000 光年之間。據估計，它包含100-400億顆恆星。銀河系中可能至少有1000億顆行星。太陽系位於銀河系的磁盤內，距離銀河系中心 26,490（±100）光年，位於獵戶座臂的內緣，是由一種螺旋形的氣體和塵埃組成。最裡面10000光年的恆星形成一個凸起，一個或多個條形從凸起輻射出來。銀河系中心是一個強烈的射電源，被稱為射手座A *，可能是超大質量黑洞太陽能群。

太陽位置的旋轉週期約為2.4億年。銀河系作為一個整體，相對於河外的參照系，以大約每秒600公里的速度移動。銀河系中最古老的恆星幾乎與宇宙本身一樣古老，因此可能在此後不久形成黑暗時代的的大爆炸。

上圖為2007年7月21日在巴拉那上空的夜空圖像，由ESO天文學家Yuri Beletsky拍攝。可見一大片恆星和塵埃雲。這是我們所屬的銀河系。在圖像的中心，可以看到兩個明亮的物體。最亮的是木星，而另一個是星星安塔爾。可以看到四個8.2米望遠鏡中的三個形成ESO的VLT，其中激光從Yepun射出。激光直接指向銀河系中心。同樣可見的是用於干涉測量的1.8米輔助望遠鏡中的三個。它們顯示出小光束，這些光束是位於圓頂上的二極管。曝光時間為5分鐘，由於跟蹤是在星星上進行的，因此望遠鏡略微模糊。

銀河系中心

工學腦洞

銀河系的中心是什麼呢？

按照所有描述銀河系中心的圖片可以看出：厚度是盤狀的，燃燒是不絕的，旋轉是不停的，引力是強大的！銀河系中心為什麼是盤狀的呢？這都是和它的引力、旋轉有很大的關係的。銀河系原本就是一顆特超越的巨大星球，大爆炸的方向是平面爆炸的（我們的太陽系等等星球都是它大爆炸噴射出來的其中的一塊碎片），由於它大爆炸是定向平面爆炸的，所以把很多碎片噴射得很遠，那些上下平面爆炸力度不大的地方（碎片也就噴射不太遠了），就在它的中心附近。千百億年後，中心引力開始收聚中心附近的碎片，收聚越多引力就越大，引力越大壓縮力度就越強。所以，“銀河系中心那個銀核就是：收聚回來的巨大碎片形成的盤狀！”

陳健光1959

銀河系中心主要有兩層，最中心層很難觀測到，它被外層發光的物質體包圍了起來，中心層可稱謂暗物質層，因為它不會發光，儘管處於最中心地區，它被密度遠大於中心的物體圍著，中心不發光層與外層時刻做著接觸交換，構成內外分界線，中心部分主要由中子群及其部分氫原子構成，不同的是中心部分中子其活動半徑略大於氫原子，造成這種結構的原因是銀河系的自旋內壓與離心平衡負壓，中心區域無論中子群或氫原子它們的運動半徑遠大於發光層的中子及其氫原子活動半徑。外層發光帶同樣主要是中子群和氫原子，發光的主要物質是中子，也可稱謂雙自由電子質子，這樣的雙自由電子質子成對丟失一粒，其中一粒共用，再與另一對丟失的電子才能獲得煙滅，這樣雙雙失去兩粒電子生成一個亥原子，與恆星電子煙滅放出能量相似，只是光譜比恆星略紅移。

無論什麼星系其中心都是負壓結構，也只有負壓才能抵抗強大的離心力，實際上自旋內壓與轉動離心再加對立運動耦合造成角速超前徑落，其力學機制很複雜，人類觀測到的狀態都是相對運動平衡態，動力機制不能簡單用引力來描述，引力在銀河系可發光範圍內只是簡單的角速超前徑落形為運動，在銀河系發光外圍的廣大區域區間有型物質體不簡斷做型變轉移運動，造成觀測粒子進動形為，引力是人類直觀的位移動態形為，其本質是內壓型變態向外轉移並型變分配再分配再再分配的能量分配過程態。(本文原創，個人研究結論供參考)。另外:最近收到許多邀請題目，由於整天打工上班，只能儘量找時間回答並討論，請諒解！

關鍵字: 銀河 銀河系 科學