我們所在的─銀河系─神秘面紗(2)
我們所在的─銀河系─神秘面紗(2)
銀盤（Galactic Disk）：銀河系中，由恒星、塵埃和氣體組成的扁平盤。
銀河系的物質密集部分組成一個圓盤，稱為銀盤。銀盤中心隆起的球狀部分稱核球。核球中心有一個很小的緻密區，稱銀核。銀盤外面範圍更大、近於球狀分佈的系統，稱為銀暈。銀盤直徑約25千秒差距，厚1～2千秒差距，自中心向邊緣逐漸變薄，太陽位於銀盤內，離銀心約8.5千秒差距，在銀道面以北約8秒差距處。銀盤內有旋臂，這是氣體、塵埃和年輕恒星集中的地方。銀盤主要由星族Ⅰ天體組成，如G～K型主序星、巨星、新星、行星狀星雲、天琴RR變星、長週期變星、半規則變星等。
1785 年，F.W.赫歇爾第一個研究了銀河系結構。他用恒星計數方法得出銀河系恒星分佈為扁盤狀、太陽位於盤面中心的結論。1918年，H.沙普利研究球狀星團的空間分佈，建立了銀河系透鏡形模型，太陽不在中心。到了20世紀20年代，沙普利模型得到公認。但由於未計入星際消光，沙普利模型的數值不準確。研究銀河系結構傳統上是用光學方法，但光學方法有一定的局限性。近幾十年來發展起來的射電方法和紅外技術成為研究銀河系結構的強有力的工具。在沙普利模型的基礎上，對銀河系的結構已有了較深刻的瞭解。
銀盤是銀河系的主要組成部分，在銀河系中可探測到的物質中，有九成都在銀盤範圍以內。銀盤外形如薄透鏡，以軸對稱形式分佈于銀心周圍，其中心厚度約1萬光年，不過這是微微凸起的核球的厚度，銀盤本身的厚度只有2000光年，直徑近10萬光年，可見總體上說銀盤非常薄。
除了1000秒差距範圍內的銀核繞銀心作剛體轉動外，銀盤的其他部分都繞銀心作較差轉動，即離銀心越遠轉得越慢。銀盤中的物質主要以恒星形式存在，占銀河系總品質不到10%的星際物質，絕大部分也散佈在銀盤內。星際物質中，除含有電離氫、分子氫及多種星際分子外，還有10%的星際塵埃，這些直徑在1微米左右的固態微粒是造成星際消光的主要原因，它們大都集中在銀道面附近。
由於太陽位於銀盤內，所以我們不容易認識銀盤的起初面貌。為了探明銀盤的結構，根據本世紀40年代巴德和梅奧爾對旋渦星系M31（仙女座大星雲）旋臂的研究得出旋臂天體的主要類型，進而在銀河系內普查這幾類天體，發現了太陽附近的三段平行臂。由於星際消光作用，光學觀測無法得出銀盤的總體面貌。有證據表明，旋臂是星際氣體集結的場所，因而對星際氣體的探測就能顯示出旋臂結構，而星際氣體的21釐米射電譜線不受星際塵埃阻擋，幾乎可達整個銀河系。光學與射電觀測結果都表明，銀盤確實具有旋渦結構。
銀心特性─星系的中心凸出部分，是一個很亮的球狀，直徑約為兩萬光年，厚一萬光年，這個區域由高密度的恒星組成，主要是年齡大約在一百億年以上老年的紅色恒星，很多證據表明，在中心區域存在著一個巨大的黑洞，星系核的活動十分劇烈。銀河系的中心﹐即銀河系的自轉軸與銀道面的交點。
研究歷史
銀心在人馬座方向﹐1950年曆元座標為﹕赤經174229﹐赤緯 28°5918。銀心除作為一個幾何點外﹐它的另一含義是指銀河系的中心區域。太陽距銀心約10千秒差距﹐位於銀道面以北約8秒差距。銀心與太陽系之間充斥著大量的星際塵埃﹐所以在北半球用光學望遠鏡難以在可見光波段看到銀心。射電天文和紅外觀測技術興起以後﹐人們才能透過星際塵埃﹐在2微米到73釐米波段﹐探測到銀心的資訊。中性氫21釐米譜線的觀測揭示﹐在距銀心4千秒差距處o有氫流膨脹臂﹐即所謂“三千秒差距臂”（最初將距離誤定為3千秒差距﹐後雖訂正為4千秒差距﹐但仍沿用舊名）。大約有 1﹐000萬個太陽品質的中性氫﹐以每秒
在距銀心70秒差距處﹐則有激烈擾動的電離氫區﹐也以高速向外擴張。現已得知﹐不僅大量氣體從銀心外湧﹐而且銀心處還有一強射電源﹐即人馬座A﹐它發出強烈的同步加速輻射。甚長基線干涉儀的探測表明﹐銀心射電源的中心區很小﹐甚至小於10個天文單位﹐即不大於木星繞太陽的軌道。12.8微米的紅外觀測資料指出﹐直徑為1秒差距的銀核所擁有的品質﹐相當於幾百萬個太陽品質﹐其中約有100萬個太陽品質是以恒星形式出現的。銀心區有一個大品質緻密核﹐或許是一個黑洞。流入緻密核心吸積盤的相對論性電子﹐在強磁場中加速﹐於是產生同步加速輻射。銀心氣體的運動狀態﹑銀心強射電源以及有強烈核心活動的特殊星系（如塞佛特星系）的存在﹐使我們認為﹕在星系包括銀河系的演化史上﹐曾有過核心激擾活動﹐這種活動至今尚未停息。
銀暈概述─銀河暈輪彌散在銀盤周圍的一個球形區域內，銀暈直徑約為九萬八千光年，這裏恒星的密度很低，分佈著一些由老年恒星組成的球狀星團，有人認為，在銀暈外面還存在著一個巨大的呈球狀的射電輻射區，稱為銀冕，銀冕至少延伸到距銀心一百千秒差距或三十二萬光年遠。
銀河系為直徑約30千秒差距的銀暈籠罩。銀暈中最亮的成員是球狀星團。
銀河系是一個由1,000至4,000多億顆恒星、數千個星團和星雲組成的棒旋星系系統，側看像一個中心略鼓的大圓盤，俯視呈旋渦狀，有4條旋臂從銀河系中心均勻對稱地延伸出來。它的直徑約為100,000多光年，中心的厚度約為一萬光年，邊緣約3000～6000光年。中心稱為銀心，它及旋臂都是恒星密集的區域，因此夜晚望去白茫茫的一片。
太陽位於一條叫做獵戶臂的支臂上，距離銀河系中心約2.64萬光年，逆時針旋轉（太陽繞銀心旋轉一周約需要2.5億年）。
太陽（包括地球和太陽系）都在獵戶臂靠近內側邊緣的位置上，在本星際雲（Local Fluff）中，距離銀河中心7.94±0.42千秒差距我們所在的旋臂與鄰近的英仙臂大約相距6,500光年（通過測定了離地球約6370光年的一個大品質分子雲核的距離）。我們的太陽與太陽系，正位在科學家所謂的銀河的生命帶。
太陽運行的方向，也稱為太陽向點，指出了太陽在銀河系內遊歷的路徑，基本上是朝向織女，靠近武仙座的方向，偏離銀河中心大約86度。太陽環繞銀河的軌道大致是橢圓形的，但會受到旋臂與品質分佈不均勻的擾動而有些變動，我們當前在接近近銀心點（太陽最接近銀河中心的點）1/8軌道的位置上。
太陽系大約每2.25—2.5億年在軌道上繞行一圈，可稱為一個銀河年，因此以太陽的年齡估算，太陽已經繞行銀河20—25次了。太陽的軌道速度是217km/s，換言之每8天就可以移動1天文單位，1400年可以運行1光年的距離。
海頓天象館的8.0千秒差距的立體銀河星圖，正好涵蓋到銀河的中心。
銀河系有兩個伴星系：大麥哲倫星系和小麥哲倫星系（小麥哲倫星雲）。與銀河系相對的稱之為銀河外星系。
銀河系、仙女座星系和三角座星系是本星系群主要的星系，這個群總共約有50個星系，而本星系群又是室女座超星系團的一份子。
銀河被一些本星系群中的矮星系環繞著，其中最大的是直徑達21,000光年的大麥哲倫雲，最小的是船底座矮星系、天龍座矮星系和獅子II矮星系，直徑都只有500光年。其他環繞著銀河系的還有小麥哲倫雲，最靠近的是大犬座矮星系，然後是人馬座矮橢圓星系、小熊座矮星系、禦夫座矮星系、六分儀座矮星系、天爐座矮星系和獅子座矮星系。
在2006年1月，研究人員的報告指出，過去發現銀河的盤面有不明原因的傾斜，現今已經發現是環繞銀河的大小麥哲倫雲的擾動所造成的漣漪。是在她們穿過銀河系的邊緣時，導致了某些頻率的震動所造成的。這兩個星系的品質大約是銀河的2%，被認為不足以影響到銀河。但是加入了暗物質的考量，這兩個星系的運動就足以對較大的銀河造成影響。在加入暗物質之後的計算結果，對銀河的影響增加了20倍，這個計算的結果是根據麻塞諸塞州大學阿默斯特分校馬丁·溫伯格的電腦模型完成的。在他的模型中，暗物質的分佈從銀河的盤面一直分佈到已知的所有層面中，結果模型預測當麥哲倫星系通過銀河時，重力的衝擊會被放大。
“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天。”（李白），中國古代文化視銀河為天河，把注意力擴大到河東和河西的牛郎織女兩個星座，想像編造出牛郎織女愛情的故事。那麼美好的愛情，中間偏偏出現個王母娘娘，從中作梗，女子們沒有力量反抗，只好通過鵲橋相會和“乞巧”的方式，獲得精神上的寄託和安慰，東方文化就這樣委婉含蓄。唐朝顧況的《宮詞》中便有一句“水晶簾卷近秋河”，這裏的“秋河”說的是銀河。再如李商隱的《嫦娥》中有“長河漸落曉星沉”。
古希臘人如中國先人一樣把天上的這條光帶描述為“河”：The night sky gave a big hint,in the form of a lovely pale band of light that cut across the heavens like a river（仰望夜空，有一條瑰麗的光帶依稀可見，它宛如一條河，將整個蒼穹分割為二）。因為天上的這條河環繞整個天球，在紀元前六世紀，希臘人最初稱之為Galaxias Kyklos 或Kyklos Galaktikos (Milky Circle，奶色之環，通譯“銀環”）。後來接受了希臘文明的羅馬人改稱之為Via Lactea (Milky Way，奶色之路），現代西方語言，如英、法、德、俄，均譯自拉丁文Via Lactea。順便提及，與the Milky Way同義的Galaxy（首字母大寫）後來作為天文學術語保留下來，其他星系叫做galaxies（首字母小寫）。
英語中稱呼銀河一般有兩種說法，一是galaxy，這個詞還可指“星系”，比較正式。另一個說法就是the Milky Way，這種說法來自一個希臘神話。
英文milky way與 galaxy首次出現於1384年前後。前者是源自拉丁文Via Lactea 借義外來語，而Via Lactea譯自希臘文Galaxias Kyklos，改環（Kyklos）為路（Via）。後者是源自希臘文galaxias的借形外來語，至1848年開始用作天文學術語。
世界各地有許多創造天地的神話圍繞著銀河系發展出來。很特別的是，在希臘就有兩個相似的希臘神話故事在解釋銀河是怎麼來的。有些神話將銀河和星座結合在一起，認為成群牛只的乳液將深藍色的天空染白了。在東亞，人們相信在天空中群星間的霧狀帶是銀色的河流，也就是我們所說的天河。
Akashaganga是印度人給銀河的名稱，意思是天上的恒河。
依據希臘神話，銀河是赫拉在發現宙斯以欺騙的手法誘使他去餵食年幼的赫爾克裏斯因而濺灑在天空中的奶汁。另一種說法則是赫耳墨斯偷偷的將赫爾克裏斯帶去奧林匹斯山，趁著赫拉沉睡時偷吸他的奶汁，而有一些奶汁被射入天空，於是形成了銀河。
希臘神話傳說，宙斯（Zeus）是希臘眾神廟裏的主神，即神上之神，跟玉皇大帝有一比。宙斯的妻子就是他的妹妹赫拉（Hera），赫拉是司理婦女和婚嫁之神，是眾女神之神，地位相當於王母娘娘了。赫拉的奶汁和唐僧肉具有相同的效力，誰吮吸了她的奶汁，便會長生不老。宙斯是個不安分的神，暗地裏和有夫之婦阿爾克墨涅（Alcmene）私通，生下了赫拉克勒斯（Hercules）。宙斯希望赫拉克勒斯將來能長生不老，就偷偷地把赫拉克勒斯放在睡著的赫拉身旁，讓赫拉克勒斯吮吸赫拉的奶汁，誰知赫拉克勒斯吮吸太猛，驚醒了赫拉，她發現吃奶的不是自己的兒子，便一把把孩子推開。可是她用力太猛，奶汁直噴到了天上，便成了Milk Way（奶路），見油畫The Origin of the Milky Way（1575-1580），此畫出自義大利文藝復興時期著名畫家Tintoretto之手。後來，西方人便把銀河想像成赫拉的奶水，稱之為the Milky Way。
在芬蘭神話中，銀河被稱為鳥的小徑，因為它們注意到候鳥在向南方遷徙時，是靠著銀河來指引的，它們也認為銀河才是鳥真正的居所。現今，科學家已經證實了這項觀測是正確的，候鳥確實在依靠銀河來引導，在冬天才能到溫暖的南方陸地居住。即使在今天，芬蘭語中的銀河依然使用Linnunrata這個字。
在瑞典，銀河系被認為是冬天之路，因為在斯堪的納維亞地區，冬天的銀河是一年中最容易被看見的。
古代的亞美尼亞神話稱銀河系為麥稈賊之路，敍述有一位神祇在偷竊麥稈之後，企圖用一輛木制的運貨車逃離天堂，但在路途中掉落了一些麥稈。
雖然從非常久遠的古代，人們就認識了銀河系。但是對銀河系的真正認識還是從近代開始的。
1750年，英國天文學家賴特（Wright Thomas）認為銀河系是扁平的。1755年，德國康得和郎伯特（Lambert Johann heinrich）提出了恒星和銀河之間組成一個巨大的天體系統。1785年，英國天文學家威廉·赫歇耳繪出了銀河系的扁平形體，並認為太陽系位於銀河的中心。
1918年，美國天文學家沙普利（Harlow Shapley）經過4年的觀測，提出太陽系應該位於銀河系的邊緣。1926年，瑞典天文學家林得布拉德（Lindblad Bertil）分析出銀河系也在自轉。
近代研究：十八世紀中葉人們已意識到，除行星、月球等太陽系天體外，滿天星斗都是遠方的“太陽”。賴特、康得和朗伯特最先認為，很可能是全部恒星集合 成了一個空間上有限的巨大系統。像太陽一樣的恒星在銀河系裏是多之又多的！
第一個通過觀測研究恒星系統本原的是F.W.赫歇耳。他用自己磨制的反射望遠鏡，計數了若干天區內的恒星。1785年，他根據恒星計數的統計研究，繪製了一幅扁而 平、輪廓參差、太陽居其中心的銀河系結構圖。他用50 釐米和120釐米口徑望遠鏡觀測，發現望遠鏡貫穿本領增加時，觀察到的暗星也增多，但是仍然看不到銀河系的邊緣。F.W.赫歇耳意識到，銀河系遠比他最初估計的為大。
F.W.赫歇耳死後，其子J.F.赫歇耳繼承父業，將恒星計數工作範圍擴展到南半天。十九世紀中葉，開始測定恒星的距離，並編制全天星圖。1906年，卡普坦為了重新研究恒星世界的結構，提出了“選擇星區”計畫，後 人稱為“卡普坦選區”。他於1922年得出與F.W.赫歇耳的類似的模型，也是一個扁平系統，太陽居中，中心的恒星密集，邊緣稀疏。沙普利在完全不同的基礎上，探討銀河系的大小和形狀。他利用1908～1912年勒維特發現的麥哲倫雲中造父變星的周光關係，測定了當時已發現有造父變星的球狀星團的距離。
在假設沒有明顯星際消光的前提下，于1918年建立了銀河系透鏡形模型，太陽不在中心。到二十年代，沙普利模型已得到天文界公認。由於未計入星際消光效應，沙普利把銀河系估計過大。到1930年，特朗普勒證實星際物質存在後，這一偏差才得到糾正。
中在恒星內銀河系物質約90%集。1905年，赫茨普龍發現恒星有巨星和矮星之分。1913年，赫羅圖問世後，按照光譜型和光度兩個參量，得知除主序星外，還有超巨星、巨星、亞巨星、亞矮星和白矮星五個分支。1944年，巴德通過仙女星系的觀測，判明恒星可劃分為 星族Ⅰ和星族Ⅱ兩種不同的星族。星族Ⅰ是年輕而富金屬的天體，分佈在旋臂上，與星際物質成協。星族Ⅱ是年老而貧金屬的天體，沒有向銀道面集聚的趨向。1957年，根據金屬含量、年齡、空間分佈和運動特徵，進而將兩個星族細分為仲介星族Ⅰ、旋臂星族（極端星族Ⅰ）、盤星族、仲介星族Ⅱ和暈星族（極端星族Ⅱ）。
恒星成雙、成群和成團是普遍現象。在太陽附近25 秒差距以內，以單星形式存在的恒星不到總數之半。迄今已觀測到球狀星團132個，銀河星團1,000多個，還有為 數不少的星協。據統計推論，應當有18,000個銀河星團和500個球狀星團。二十世紀初，巴納德用照相觀測，發現了大量的亮星雲和暗星雲。1904年，恒星光譜中電離鈣譜線的發現，揭示出星際物質的存在。隨後的分光和偏振研究，證認出星雲中的氣體和塵埃成分。
現今通過紅外波段的探測發現暗星雲密集區有正在形成的恒 星。射電天文學誕生後，利用中性氫21釐米譜線勾畫出銀河系旋渦結構。根據電離氫區的描繪， 發現太陽附近有三條旋臂：人馬臂、獵戶臂和英仙臂；太陽位於獵戶臂的內側。此外，在銀心方向還發現了一條3千秒差距臂。旋臂間的距離約1.6千秒差距。1963年，用射電天文方法觀測到星際分子OH，這是自從1937～1941年間，在光學波段證認出星際分子CH、CN和CH+以來的重大突破。到1979年底，發現的星際分子已超過50種。
銀河系的起源這一重大課題當前還瞭解得很差。這不僅要研究一般星系的起源和演化，還必須研究宇宙學。按大爆炸宇宙學假說，我們觀測到的全部星系都是137億年前高密態原始物質因密度發生起伏，出現引力不穩定和不斷膨脹，逐步形成原星系，並演化為包括銀河系在內的星系團的。而穩恒態宇宙模型假說則認為，星系是在高密態的原星系核心區連續形成的。(續)