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什么是銀河系
如果我們用肉眼粗掃一下天空,好像我們看到了天空中所有的星星.沒有什么地方的星星看上去特別密,也沒有什么地方的星星看上去特別稀.由此我們可得出結(jié)論,對我們而言,星星在各方位是平均分布的,而且,如果星星作為一個整體能夠構(gòu)成具有一定形狀的集合體,那么此形狀一定是球形.顯然,所有大的天體都近似為球體,為什么不能把整個銀河系看作是一個球體呢?
當(dāng)然,我們用肉眼看到的星星僅有6000顆,這些星星大都是離我們相當(dāng)近的.如果我們使用望遠鏡會發(fā)現(xiàn)什么呢?答案是我們看到了更多的星星,而且它們好像也是均勻地分布在天空中的——除了銀河.
用肉眼觀察,銀河是一條弱光帶（如今,如果我們居住在城市里,就很難看到銀河了,這是因為天空被人工照明映亮了）.它看上去是淡乳白色.事實上,有一個關(guān)于它的神話故事：從前,宙斯的妻子赫拉正在給嬰兒哺乳時,她的乳汁流入了天空就形成了這條弱光帶.希臘人把它稱為galaxias kyklos（銀環(huán)）,羅馬人稱之為via lactea（銀河）,由此我們就得到了它的英文名稱.
但是,真正的銀河是什么呢?如果我們不考慮神話故事,那么我們可以首先想到古希臘哲學(xué)家德謨克利特,大約于公元前440年,他提出銀河實際上由大量的星星組成,這些星星無法被單個分辨開.但是它們聚集起來發(fā)出柔和的光.雖然這個觀點沒引起人們的重視,但是它恰恰是完全正確的.就在1609年,伽利略把第一架望遠鏡對準(zhǔn)天空并發(fā)現(xiàn)銀河容納了極大數(shù)量的星星時,這個理論被證實了.
“極大數(shù)量”是指多少?人們看夜空時的第一印象是星星是數(shù)不清的,它們太多了以至于無法計算.但我已提過幾次,用肉眼所能看到的星星的總數(shù)僅僅大約為6000顆,通過望遠鏡看到的星星的數(shù)目就大得多了.那就意味著它們是數(shù)不清的嗎?
在銀河方向的星星非常密,但在其他方向上星星就相對稀少了,這意味著我們必須拋棄形成球狀結(jié)構(gòu)的星體的整體概念.如果是那樣,各個方向上的星星數(shù)目與銀河方向上的星星數(shù)目應(yīng)該一樣多,而且,隨著較近的星星以弱光為背景而閃爍著（沒有現(xiàn)在壯觀）,整個天空將被照亮.
那么,我們必須假設(shè),星星存在于非球狀的大星團中,且在銀河方向上比在其他方向上延伸得更遠.既然是這樣,那么銀河顯示出星星都聚集成透鏡形或漢堡包形.這種透鏡形的星團被稱為銀河系（來自銀河的希臘語釋義）,同時由于我們看到的環(huán)繞天空的暗光帶的原因,銀河這個名字被保留下來了.
第一個提出星星存在于掩光星系中的人是掩光天文學(xué)家托馬斯·賴特.他于1750年提出該建議,但他的想法好像很混亂和不可理解,以至于開始時很少有人注意他.
當(dāng)然,即使銀河系是透鏡形的,它也可以永遠在長徑方向上延伸.盡管在銀河的外面只看到比較少的星星,但在銀河內(nèi)部卻存在著無數(shù)的星星.
為了說明問題,威廉·赫歇耳統(tǒng)計了一下星星的數(shù)目.自然,在一定時間內(nèi),指望數(shù)清所有的星星是不可能的.
赫歇耳選擇了683個小區(qū)域,它們均勻地分布在天空中,然后統(tǒng)計每一區(qū)域里用望遠鏡看到的星星.用這種方法,他得到了我們現(xiàn)在稱為天空中的“假想的民意測驗”的星星數(shù)目.這是第一個把統(tǒng)計學(xué)應(yīng)用于天文學(xué)的例子.
赫歇耳認(rèn)為每個區(qū)域里的星星的數(shù)量與它接近銀河的程度有關(guān).在所有方向上,星星數(shù)目隨趨近銀河程度的增加而穩(wěn)步地增長.從他統(tǒng)計的星星數(shù)目上看,可以估算出銀河系的星星的數(shù)目以及銀河系可能有多大.1785年,他宣布了結(jié)果,并提出銀河系的長徑大約是太陽到天狼星的距離的800倍,短徑是此距離的150倍.
半個世紀(jì)后,天狼星的實際距離被算出來了,可得出赫歇耳認(rèn)為的銀河系的長徑是8000光年,短徑為1500光年.同時,他算出銀河系內(nèi)有80億顆星.雖然這是個巨大的數(shù)目,但不是不可數(shù)的.
在近兩個世紀(jì)內(nèi),天文學(xué)家用比赫歇耳所能用的好得多的儀器和技術(shù)探索了銀河系,如今了解到銀河系比赫歇耳所料想的要大得多.在長徑方向上至少延伸出10萬光年,可能擁有2000億顆星.不過可以說,我們確認(rèn)了銀河系以及星星不是無數(shù)的而是可計算的,這是赫歇耳的功勞.