《相对论、宇宙与时空》连载⑩——深入浩瀚的星空下new

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1、万方数据第28卷第lO期2009年10月大学物理COLLEGEPHYSlCSV01．28No．10Oct．2009《相对论、宇宙与时空》连载⑩——深入浩瀚的星空(下)赵峥(北京师范大学物理系，北京100875)4．银河系当伽利略把望远镜指向银河的时候，发现夜空中那像薄雾般淡淡的带子，原来是密密麻麻数不清的星星．人们逐渐认识到这是一个巨大的旋转的盘状星系，由大约2000亿颗恒星组成，我们的太阳系是这个巨大星系的一部分，位于它的转盘的边缘‘¨01(图16，图17)．图16银河系(侧视图)图17银河系(俯视图)这个巨大的星系称为银河系，直径约10’1．Y．太阳系

2、距银河系中心约3×1041．Y．，它以250km／s的速度围绕银河系的中心旋转，转一周需要2．5亿年．银河系的2000亿颗恒星，分别组成自己的太阳系，它们都可能有自己的行星和卫星．不过，像我们这样只有1个恒星的太阳系，在银河系中并不多见．大多数都是由2个恒星组成的双星系，或2个以上恒星组成的聚星系．各个太阳系之间，至少相距几个光年．例如，离我们最近的恒星——比邻星，属中国人所说的南门二，希腊人称半人马座d，这是3颗相互围绕旋转的三合星，它们离我们大约41．Y．，它们还可能与我们的太阳是一个整体，围绕共同的重心在旋转．如果是这样，我们的太阳系就是这个聚星系的

3、一部分．行星和卫星小而不发光，因此，寻找其他太阳系的行星是一件十分困难的工作．但是，最近已经有报道，发现了其他太阳系中的行星．我们极感兴趣的是，这些行星上是否存在生命，特别是有没有类似于人类的智慧生物．不过从目前的认识水平看来，如果生命只能由蛋白质构成，那么生命产生和存在的条件是极为苛刻的，因而出现高级智慧生物的概率更小．例如，有2个以上太阳的太阳系，行星穿行于若干个太阳之间，离它们忽远忽近，行星表面的温度变化会很剧烈，生命，特别是高级的智慧生物，将很难在这类星球上生存．但是，硕大的银河，有几百亿个太阳系，各种自然条件应有尽有，肯定会有许多适合生命存在的行

4、星和卫星，肯定会有高级的地外生命存在，也几乎可以肯定有比我们更为发达的地外文明存在．此外，认为生命只能由蛋白质构成，只能以地球上生命的形式存在，说不定是人类幼稚无知的一种表现．现代的自然科学从哥白尼提出日心说算起只不过存在了500年，人类文明有文字的历史也不过存在了6000年，相对于星系和恒星演化的年龄来说，的确是太短暂了，我们所了解、所掌握的东西还是太少了．仔细研究表明，银河系中物质的分布是不均匀的．它的主要部分集中在中心凸、四周薄的二个铁饼状物上．中心凸起的椭球称为核球；周围扁平的转盘，称为银盘，恒星基本聚集在银盘和核球上．银盘直径约10×1041．Y

5、．，盘的靠近核球的部分厚约6000万方数据第10期赵峥：《相对论、宇宙与时空》连载⑩631．Y．，边缘比较薄．核球长约1．5×1041．Y．，厚约1041．Y．，由大量密集的恒星组成．核球的中心有一个更为致密的部分，称为银核或银心，在直径11．Y．的范围内聚集着相当于400万个太阳的质量．银心发射出很强的无线电波、红外线、x射线和^y射线，辐射出惊人的能量．银心究竟由什么物质构成目前还不清楚．有人推测，那里可能存在有巨大的黑洞．银河系聚集了2000亿颗恒星，这些恒星主要集中在银盘上．这些恒星还形成双星、聚星和星团，它们除围绕银心旋转外，还围绕各自的重心转动

6、．支配它们运动的是爱因斯坦的广义相对论．但是，在银河系这个层次上，除去黑洞等特殊情况之外，万有引力定律已经足够精确，广义相对论效应仍显得十分微弱，可以忽略不计．5河外星系。红移与哈勃定律望远镜不仅使人类看清了银河系的本来面目，而且发现我们的银河系在宇宙中不是孤立的．类似于银河系的星系，在宇宙中大量存在．我们称这些星系为河外星系，意思是银河系之外的星系¨4’“”o．离我们最近的河外星系是大、小麦哲伦云(图18)，分别离我们1．6×1051．Y．和1．9×1051．Y．，它们之问相距5×1041．Y．．一般说来，星系的直径在10’1．Y．的数量级上．图18大小

7、麦哲伦云星系和星系还结合成团，在万有引力作用下，围绕共同的重心旋转．星系团中的星系一般在100个以上，有的可达上千个．不足100个星系的星系团称为星系群．我们的银河系就和大、小麦哲伦云、仙女星系(即仙女座大星云，直径1．6×1051．Y．，距我们2．2×1061．Y．，图19)等30多个河外星系一道，组成一个星系群，称本星系群．这个群中的星系相互间离得较远，是一个疏散星系群，半径约3×1061．y．．通常。星系团的半径在8×1061．Y．左右(图20)．观测表明，我们的本星系群还同其他50多个星系群(团)一起，构成一个超星系团，称为本超星系图19仙女座星系

8、图20星系团与星系群团，半径在1081．Y．左右．在大于1081．