银河系的结构和演化.docVIP

领域 。不仅如此 , 银河系又为河外星系的研究提供了一个很好的观测检验样本 。随着天文观测技术的发展 , 人们对 银河系结构和演化的认识不断深化 , 同时也提出了一些新的 、有待进一步探索的重要问题 。 1 . 银河系的认识简史 银河和银河系是两个不同层次的概念 : 银河是晴朗 夜空中可以看到的一条形状不规则的银白色光带 , 而银 河系则是由众多恒星构成的庞大天体系统 。古代哲学 家对银河的认识 , 就其本质上说只是建立在一些主观想 象的基础之上 , 而缺乏科学依据 。例如 , 亚里 斯多 德 认 为银河只是一种大气现象 , 是地球发出的水蒸气 , 而不 承认是天上之物 。第一个正确认识银河系本质的是古 希腊哲学家德谟克利特 , 他认为银河是由无数个恒星构 成的 , 只是因为这些恒星太暗 、太密而无法加以分辨 , 于 是表现为一条模糊的光带 。 1 60 8 年 , 荷兰人李波尔赛在一次偶然的机会中发明 了望远镜 。翌年 , 伽利略亲自动手制作望远镜并用于天 文观测 , 开创了天文观测的新时代 。是年冬 天 , 伽 利 略 用望远镜对银河进行观测 , 发现银河并不是一片薄云 , 而是密密麻麻无数个星星 , 只是肉眼无法加以分辨 , 表 现为天空中一条暗淡的光带 , 这样就从观测上证实了德 谟克利特的见解 。 对银 河 系 结 构 的 实 测 研 究 是 由 英 国 天 文 学 家 威廉 ·赫歇尔开创的 。1 78 5 年 , 赫歇尔通过恒星计数得 出 , 银河系中恒星分布的主要部分为一个扁平圆盘状结 构 。他在 用 望 远 镜 所 作 的 1 08 3 次 观 测 中 , 共 计 数 了 11 7 60 0颗恒星 。赫歇尔在恒星计数工作的基础上 , 再加 上若干假设 , 从而得出了天文学史上第一个银河系模型 ( 见图 1) 。不过 , 在赫歇尔的模型中太阳位于银河系的 中心 。1 91 8 年 , 美国天文学家沙普利利用球状星团的空 图 1 赫歇尔的银河系模型 根据近代天文学的观测和研究 , 银河系是一个旋涡 星系 , 它的总体结构大体上可以分为 4 个部分 , 即银盘 、 核球 、银晕和暗晕 。除暗晕部分外 , 银河系的 总 质 量 约 为 1 . 4 ×10 11 太 阳 质 量 , 其 中 以 恒 星 形 式 出 现 的 约 占 9 0 % , 由气体和尘埃组成的星际物质占 10 %左右 。银河 系的年龄估计为 10 0 亿年或更老 。 银盘是银河系恒星分布的主体部分 , 呈轴对称和平 面对称的扁平圆盘状 , 直径约为8 . 2 万光年 。太阳到银 河系中心的距离 ( 银心距) 约为 2 . 6 万光年 , 离银盘的对 称平面 ( 银道面) 不远 ( 20 ～30 光年) 。银盘的厚度是不 均匀的 , 太阳位置附近银盘的厚度在3 30 0 光年左右 。除 暗晕外 , 银河系质量的 8 5 %～90 %集中在银盘内 。 核球是位于银河系中心部分的恒星密集区 , 大致呈 扁旋转椭球体状 , 长轴为 1 . 3 ～1 . 6 万光年 , 厚 1 . 3 万光 年 。核球的质量估计约占除暗晕外银河系质量的 5 % 。 核球中主要是一些年老的天体 , 越接近中心 , 核球恒星 的密集程度越高 。在银河系中心方向观测到有一个结 构复杂的强射电源人马 A , 它至少含 5 个子源 , 在一个 直径 33 光年的子源中有一个直径接近 5 光年的亮核 , 在银晕之外有一个范围更大的物质分布区 , 这就是 暗晕 , 又称银冕 。暗晕的组成成分是目前尚无法观测到 的暗物质 , 直径可能是银晕直径的 10 倍 , 质量可能高达 银河系其他部分质量总和的 1 0 倍 。暗晕主要是根据银 盘天体的运动学状况推算出来的 : 如果银河系的物质分 布向中心集中 , 那么离中心越远的恒星绕银心的旋转速 度就越慢 , 而实测结果却不是这样 。在太阳附近以及更 远的地方 , 恒星的运动速度大致保持不变 , 甚至还略有 增加 , 由此便导出在银河系外围必然存在大量暗物质的 结论 , 也就是存在暗晕 。 1 94 4 年 , 德国天文学家巴德提出了星族的概念 , 他 根据恒星的物理性质 、空间分布和运动特征 , 把银河系 中的恒星分为星族 I 和星族 I I 两大类 。星族 I 天体分 布在一个以银心为中心的扁圆环状范围内 , 年龄较轻 , 绕银心的运动速度大 , 但速度弥散度小 ; 星族 I I 天体则 分布在一 个 以 银 心 为 中 心 的 略 扁 的 球 体 内 , 年 龄 比 较 老 , 绕银心的运动速度小 , 但速度弥散度大 。所以 , 银盘 中主要是星 族 I 天 体 , 而 核 球 和 银 晕 内 主 要 是 星 族 I