连太阳系都没出,科学家是怎么知道银河系全貌的?

银河系是什么样子的?

热爱天文的你几乎瞬间就能给出这样的图像:一个扁平的、像两顶斗笠对扣在一起的、充满着恒星与星云的巨大圆盘,我们太阳位于圆盘的其中一条旋臂之中。

我们在地球上看不见银行系的全貌,在晴朗的夜晚仰望星空,我们所能看到的永远只是银河系的一小部分,因为我们置身其中,只是浩瀚银河中的一个小小的灰尘。

(夜空中的银河)

1977年9月5日,美国宇航局研制的一艘无人外太阳系空间探测器"旅行者1号"从地球出发,已经成为飞得最远的航天器,然而它飞了211亿公里的距离,至今还没飞出太阳系。更没有人能跳出银河系向我们描绘银河到底是什么样子。

那么,我们在网上看到的银河系的图片到底是从哪里来的呢?

(银河系图片)

这些图片都是画出来的。

当然它不是瞎画的,天文学家们已经反复证明了我们的银河系确实就是图片中的样子,当然细节并不尽相同。它是一种在宇宙中常见的螺旋星系,它拥有巨大的核心和围绕核心旋转的巨大旋臂,我们的太阳系就处在其中的一条旋臂上。由于银河系太巨大,所以在这张图片上你很难找准太阳的具体位置,它已经被淹没在几千亿颗恒星的光芒之中了。(太阳的位置)

天文学家们是怎么知道银河系的形状的呢?

波斯天文学家Nasir al-Din al-Tusi(1201-1274)在他的书Tadhkira中这样描写:“银河系,即The Milky Way,由大量小而紧密聚集的恒星组成,其中,考虑到它们的浓度和体积,似乎是灰色斑块。因此,它被比作牛奶的颜色。“

二十世纪二十年代,埃德温·哈勃通过大量天文观测发现其它星系呈现出螺旋状的星云,进而推断出我们银河系的真实形状也是螺旋状的。从那以后,天文学家开始认可银河系是一个螺旋星系。

(由全场红外测量探测器WISE观测到的银河系拼接图像)

通过对造父变星亮度与距离关系的计算结果,科学家们推测出银河是一个直径大约为10~12万光年,中心厚度超过1000光年的螺旋星系。在宇宙中类似的星系数以十亿计,我们可以很容易地找到与银河系形状相仿的星系。

(螺旋星系NGC 4565星系照片,它被认为形状很接近银河系)

但对银河系最新的观测结果却显示,我们的银河系很可能不是这个样子,从侧面看它并不会像NGC 4565星系这样平整,而是呈现“S”形的波浪状。并且银河系的大小也并非此前天文学家所说的12万光年,它的直径有可能达到20万光年!

银河系一直在不停地兼并和吞没处于它周围的矮星系,这些星系大约有1亿到1000亿颗恒星。同时银河系自身也有被吞并的风险,因为在距离我们200万光年的地方,一个拥有1万亿颗恒星、直径超过22万光年的仙女座星系正在以每秒超过200公里的速度向银河系靠近。

(正在向银河系快速靠近的仙女座星系)

预计大约30亿年后,仙女座星系将与银河系发生碰撞;然后再过20亿年,也就是50亿年后,银河系将完全与仙女座融为一体,成为一个更大的新的星系。

(银河系与仙女座的碰撞轨迹)

当然,50亿年之后,地球上的人类很可能已经不复存在,因为那时候太阳已经变成了一颗比今天直径大250倍的红巨星,届时地球即使侥幸不被太阳吞没,也会被烤焦。那时候,如果你还能站在地球的表面仰望星空,它会是这样一幅全新的画面:

当然,这也是用电脑画出来的。