人類源流——銀河系1

一、銀河系的概念

銀河系（Milky Way）是太陽系所處的星系，是一個由2,000多億顆恆星、數千個星團和星雲組成的盤狀恆星系統，它的直徑約為100,000多光年，中心的厚度約為6,000多光年。太陽系屬於這個龐大星系的恆星之一，而我們居住的地球則屬於太陽系中的一個行星。過去它被認為與同處於本星系團的仙女座大星系一樣，都是旋渦星系，但最新研究指出銀河系實際上為一棒旋星系（barred spiral galaxy）。因為它像一條流淌在天上閃閃發光的河流一樣，古稱銀河、天河、天漢，北半球來說夏季最明顯看到銀河（在天蠍座、人馬座延伸至夏季大三角，甚至仙后座），冬季的那邊銀河很黯淡（在獵戶座與大犬座）。

在銀河系裡，大多數的恆星集中在一個扁球狀的空間範圍內，扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫「核球」，半徑約為7千光年。核球的中部叫「銀核」，四周叫「銀盤」。在銀盤外面有一個更大的球形，那裡星少，密度小，稱為「銀暈」，直徑為7萬光年。銀河系有一個銀心和兩個旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋轉速度和周期，因距銀心的遠近而不同。太陽距銀心約2.3萬光年，以250千米/秒的速度繞銀心運轉，運轉的周期約為2.5億年。

地球所在的太陽系處於銀河系中，在地球上看銀河會發現橫跨星空的一條乳白色亮帶，這就是銀河系主體在天球上的投影。中國古代又稱為銀漢。在北半天，銀河從天鷹座先向西北，經過天箭座、狐狸座、天鵝座、仙王座、仙后座，再折向東南,穿過英仙座、御夫座、金牛座、雙子座、獵戶座、縱貫天球赤道上的麒麟座，進入南半天的大犬座、船尾座、船帆座，又折向西北，橫過船底座、南十字座、半人馬座、圓規座、矩尺座、天蠍座、人馬座和盾牌座。銀河經過23個星座，周天一圈後又回到天鷹座。用望遠鏡觀察，可以看見銀河是由為數眾多的恆星和星雲組成的。星雲有亮有暗。亮星雲密集處使銀河增亮，例如，盾牌座、人馬座一帶的亮區。暗星雲則表現為銀河上的暗區，例如，天鷹座以南的「大分叉」和南十字座附近的「煤袋」。銀河在星空勾畫出輪廓不很規則、寬窄不很一致的帶，叫作銀道帶。銀道帶最寬處達30°，最窄處也超過10°。

二、銀河系的特徵

銀河系是一個中間厚，邊緣薄的扁平盤狀體。他的主要部分稱為銀盤，是一個漩渦狀。它的總質量約有太陽的一萬億倍，直徑約為十萬光年，中央厚約1萬光年，邊緣厚約3000-6000光年。太陽約處於與銀河系中心距離約27,700光年的位置。

銀盤外面是由稀疏的恆星和星際物質組成的球狀體，稱為銀暈，直徑約10萬光年。

銀河系是太陽系所在的恆星系統，包括一二千億顆恆星和大量的星團、星雲，還有各種類型的星際氣體和星際塵埃。它的總質量是太陽質量的1400億倍。在銀河系裡大多數的恆星集中在一個扁球狀的空間範圍內，扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫「核球」，半徑約為7千光年。核球的中部叫「銀核」，四周叫「銀盤」。在銀盤外面有一個更大的球形，那裡星少，密度小，稱為「銀暈」，直徑為7萬光年。銀河系是一個旋渦星系，具有旋渦結構，即有一個銀心和兩個旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋轉速度和周期，因距銀心的遠近而不同。太陽距銀心約2.3萬光年，以250千米/秒的速度繞銀心運轉，運轉的周期約為2.5億年。

銀河系物質約90％集中在恆星內。恆星的種類繁多。按照恆星的物理性質、化學組成、空間分布和運動特徵，恆星可以分為5個星族。最年輕的極端星族Ⅰ恆星主要分布在銀盤裡的旋臂上；最年老的極端星族Ⅱ恆星則主要分布在銀暈里。恆星常聚集成團。除了大量的雙星外，銀河系裡已發現了1000多個星團。銀河系裡還有氣體和塵埃，其含量約佔銀河系總質量的10％，氣體和塵埃的分布不均勻，有的聚集為星雲，有的則散布在星際空間。20世紀60年代以來，發現了大量的星際分子，如CO、H2O等。分子雲是恆星形成的主要場所。銀河系核心部分，即銀心或銀核，是一個很特別的地方。它發出很強的射電、紅外，X射線和γ射線輻射。其性質尚不清楚，那裡可能有一個巨型黑洞，據估計其質量可能達到太陽質量的幾千萬倍。

我們的銀河系大約包含兩千億顆星體，其中恆星大約一千多億顆，太陽就是其中典型的一顆。銀河系是一個相當大的螺旋狀星系，它有三個主要組成部分：包含旋臂的銀盤，中央突起的銀心和暈輪部分。

依據歐洲南天天文台(ESO)的研究報告，估計銀河系的年齡約為136億歲(109年)，幾乎與宇宙一樣老。

銀河系有4條旋臂，分別是人馬臂，獵戶臂，英仙臂，3000秒差距臂。太陽位於獵戶臂內側。旋臂主要由星際物質構成。銀河系也有自轉。太陽系以每秒250千米速度圍繞銀河中心旋轉，旋轉一周約2.2億年。銀河系有兩個伴星系：大麥哲倫星系和小麥哲倫星系。與銀河系相對的稱之為河外星系。

三、銀河系的結構

2005年，銀河系被發現以哈柏分類來區分應該是一個巨大的棒旋星系SBc(旋臂寬鬆的棒旋星系)，總質量大約是太陽質量的6,000億至30,000億倍。有大約1,000億顆恆星。

銀河的盤面估計直徑為100,000光年，太陽至銀河中心的距離大約是26,000光年，盤面在中心向外凸起。

銀河的中心有巨大的質量和緊密的結構，因此強烈懷疑它有超重質量黑洞，因為已經有許多星系被相信有超重質量黑洞在核心。

就像許多典型的星系一樣，環繞銀河系中心的天體，在軌道上的速度並不由與中心的距離和銀河質量的分布來決定。在離開了核心凸起或是在外圍，恆星的典型速度是每秒鐘210～240公里之間。因此這星恆星繞行銀河的周期只與軌道的長度有關，這與太陽系不同，在太陽系，距離不同就有不同的軌道速度對應著。

銀河的棒狀結構長約27,000光年，以44±10度的角度橫亘在太陽與銀河中心之間，他主要由紅色的恆星組成，相信都是年老的恆星。

銀河的盤面被一個球狀的銀暈包圍著，估計直徑在250,000至400,000光年。由於盤面上的氣體和塵埃會吸收部份波長的電磁波，所以銀暈的組成結構還不清楚。盤面(特別是旋臂)是恆星誕生的活耀區域，但是銀暈中沒有這些活動，疏散星團也主要出現在盤面上。

銀河中大部分的質量是暗物質，形成的暗銀暈估計有6,000億至3兆個太陽質量，以銀河為中心被聚集著。

新的發現使我們對銀河結構與維度的認識有所增加，比早先經由仙女座星系(M31)的盤面所獲得的更多。最近新發現的證據，證實外環是由天鵝臂延伸出去的，明確的支持銀河盤面向外延伸的可能性。人馬座矮橢球星系的發現，與在環繞著銀極的軌道上的星系碎片，說明了他因為與銀河的交互作用而被扯碎。同樣的，大犬座矮星系也因為與銀河的交互作用，使得殘骸在盤面上環繞著銀河。

1.銀盤（Galactic disk）：在旋渦星系中，由恆星、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、近於球狀分布的系統，稱為銀暈，其中的物質密度比銀盤的低得多。銀暈外面還有物質密度更低的部分，稱銀冕，也大致呈球形。銀盤直徑約25千秒差距，厚1～2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、塵埃和年輕恆星集中的地方。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、長周期變星、半規則變星等。核球是銀河系中心恆星密集的區域，近似於球形，直徑約4千秒差距，結構複雜。核球主要由星族Ⅱ天體組成，也有少量星族Ⅰ天體。核球的中心部分是銀核。它發出很強的射電、紅外、X射線和γ射線。其性質尚不清楚，可能包含一個黑洞。銀暈主要由暈星族天體，如亞矮星、貧金屬星、球狀星團等組成，沒有年輕的O、B型星，有少量氣體。銀暈中物質密度遠低於銀盤。銀暈長軸直徑約30千秒差距，年齡約1010年，質量還不十分清楚。在銀暈的恆星分布區以外的銀冕是一個大致呈球形的射電輻射區，其性質了解得甚少。

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，以軸對稱形式分布於銀心周圍，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，銀盤的其它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恆星形式存在，占銀河系總質量不到10％的星際物質，絕大部分也散布在銀盤內。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。