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《银河系的结构和演化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、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
2、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。1608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。1785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1083次观测中,共计数了117600颗恒
3、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。1918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1.4×1011太阳质量,其中以恒星形式出现的约占90%,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100亿年或更老。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
4、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3300光年左右。除暗晕外,银河系质量的85%～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
5、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10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。1944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II两大类。星族I天体分布在一个以银
6、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II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II天体。银河系中恒星的运动状态取决于银河系的引力场,而引力场又取决于银河系的物质分布。银河系天体的运动既不是像太阳系内行星运动那样的开普勒运动,也不是刚体自转,而是所谓较差自转,即银心距不同的恒星有不同的转动角速度。1925年,瑞典天文学家林德伯拉德提出了有关银河系自转的正确概念。1927年,荷兰天文学家奥尔特导出了银河系较差自转对恒星观测运动影响
7、的计算公式。奥尔特-林德伯拉德理论是有关(3)运动学模型。由于许多研究工作还会涉及到恒星的空间运动,所以运动学模型不仅要求能从理论上预言恒星的数密度与绝对星等之间的函数关系,而且要对银河系中不同位置上的恒星速度分布做出预言。(4)动力学模型。构成一个运动学模型极为困难,因为要涉及到大量的自由参数。为此,可以在合理地假定银河系处于某种动力学状态的前提下,利用动力学条件来消去其中的大部分自由参数,这就是动力学模型。银河系是如何形成的,这个问题在现代天体物理研究中有着重要的地位。合理的银河系形成机制,应该对银河系的结构及各种成分(包
