远古时人类认为脚下安居的一隅就是世界的全部,到启智之后认为所在的国家就是世界的全部,等到了400年前,人们第一次利用望远镜观察到了宇宙星体时,才知道宇宙竟然是如此浩渺。
太阳赐予了地球光和热,所以很长的一段时间,大家都将太阳视为宇宙的核心,太阳系已经是整个宇宙了。不过随着科技的不断发展,我们才发现太阳不过是一颗普通的恒星,太阳系也是宇宙中几千亿个星系之中的一员,整个太阳系都属于银河系。
人们在把太阳系的基本情况完全探索之后,将目光放在了银河系上,想拍摄出一张银河系360度全景图,更方便天文学家研究。在架设了多台望远镜和发射了许多探测器之后,目前也只得到了一张银河系全景图,还是通过合成得到的。
那么其它图片都是假的吗?没错,虽然它们有的看起来很真,但那只是天文学家们预想之中的银河系样貌,或者是根据观察到的其它星系的图片进行PS和合成的。
银河系
哈勃作为红外望远镜之父,在观察到诸多星系以后,根据他们的样子对它们进行分类和命名,由椭圆星系、旋涡星系、不规则星系、透镜星系这四类组成,银河系就属于旋涡星系。这也是为什么我们在看银河系图片时,会觉得它是一个旋涡的样子,不同的是,细分之下它还属于棒旋星系,因为在它的正中心有一根棒子一样的东西。
属于典型棒旋星系的银河系主要由银心、银核、银盘、银晕、银冕构成,而整体观察时是由中心的棒结构向外延伸,外面有多个旋臂,太阳系就处于其中的猎户座旋臂上。举个形象的例子,太阳系大概银河系中心的三环位置,因此我们对于银河系而言实在算不上什么特别的存在,只是住在三环开外偏僻地带的普通居民罢了。
银河系的年龄在100亿年以上,这当中恒星所占的质量在90%,剩下由尘埃等杂质构成。主体部分是银盘,占银河系总质量的85%以上,银盘的形状是扁平的椭圆形,中间厚,外部比较薄,中心是凸透镜的样子,直径大概在8.2万光年左右,平均厚度1000万光年。
如果太阳系以250km/s的速度围绕着银河系的银心进行旋转,完整旋转一周大概需要2.5亿年,足以见得银河系到底有多大了。
在这之中分布着2000多亿颗恒星,它们都有各自的行星和卫星,经过天文学家观测,太阳系这种围绕单一恒星作公转的星系还是比较少见的,只能说太阳系中的各个行星都非常专一了,不过根本原因也是太阳的体积占太阳系的99.86%,巨大的引力使得各行星想围着别的星体转都不行。
目前人们对于银河系的探测还非常有限,我们只知道它是活的,一直在进行自转运动,只不过是较差自转,在这种自转之下不同部位的角速度不同,这就意味着处在不同旋臂上的星系之间也会有巨大的差异。著名航海家在环球一圈的旅行当中,观察到了银河系的两个伴星系,这两个星系便以他的名字来命名,分别是大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。
如此看来,银河系作为囊括了千亿个太阳系的巨大星系,它的构造会更加复杂,科学家们还曾经推断银河系中心存在着巨大的黑洞,这个黑洞在不断吞噬中心棒结构周围的天体。虽然银河系可以算上我们的隔代母星系,大家对它整体的样子一直都非常好奇,但是想为它拍一张无死角的全身照实在是太难了!
真全身照
现在你打开浏览器搜索银河系360度全景图,一定会弹出无数张图片,它们看起来是符合我们在上文中对于银河系构造解读的,样子好像也符合大家心中的银河系全貌,但是很可惜,它们几乎都是假的。
真正的银河系全景图是由斯皮策太空望远镜所拍摄,也不是只有1张,而是200万张照片合成的。在正式查看这张合成照片之前,先为大家介绍一下拍摄它的工具——斯皮策太空望远镜。
大家都知道,普通的望远镜是无法观察到宇宙中的天体的,只有红外等特殊光线的望远镜才能看到。它正是目前人类发往太空的最大红外望远镜,得名于天体物理学家莱曼·斯皮策,于2003年8月25日发射,到现在它向我们展示了许多五彩斑斓的宇宙图片。
美国宇航局公布的这张银河系360度全景数字图片,这是斯皮策望远镜在过去十年中以各个角度拍摄的,通过合成技术,把这200万张照片拼拼凑凑粘成银河系的全身照。在这之中囊括了银河系中50%左右的恒星,剩下的可能太小或者位置过于刁钻,并未被拍到。这张像素大约200亿的图片,如果要将它打印展览的话,能铺满一整个足球场。
除了上文公布的这张合成全景图以外,人类没有能力给银河系拍摄更多的全景图,是因为技术不够到位吗?除此之外还有其他的什么限制?
银河系全景假照的成因
为什么银河系全景图几乎都是假照?因为我们逃不脱不识庐山真面目,只缘生在此山中的现实条件,前文有提到太阳系不过是银河系三环外的一个小星系,人类想要拍摄银河系的全景势必要站在一个可以俯瞰的角度,准确来说是飞出银河系,在这之后进行拍摄。但是很遗憾,我们现在连飞出太阳系的能力都没有。
这时一定有人说,飞出去了啊,美国的旅行者一号不是已经飞出了太阳风的边界吗?这里我们要了解一下太阳系边界的定义,有两种,一种就是以太阳风为代表的,不过科学界更认同以奥尔特星云为代表的太阳系边界定义。
2020年就已经耗尽能源开始漂流的旅行者一号,距离奥尔特星云还有数以百倍计的距离,所以尽管这个说法很残酷,但我们确实未飞出太阳系。连太阳系都没有飞出的人类,又怎么给更加广袤的银河系拍全身照呢?显然是不可能的。
因此,我们能做的就是站在太阳系的位置,从各个角度去观察银河系的样子,再结合红外望远镜观察到的其它星系模样,想象银河系的样貌,用电脑进行测绘和合成。大家看到的多数银河系全景照都是这么来的,当然其中还混入了许多其他星系的照片,比如仙女座星系等等。不过即使这些照片都是合成PS而来的,也并不能说它们是完全的假照。因为大体的结构样貌,其实已经与真正的银河系有90%的相似了,可以满足我们了解银河系构造的需求。
对于不了解天文的普通人而言,果然还是假照片看起来更加顺眼,也更方便我们研究银河系。由此可见,其实真假并不是特别重要,况且合成的也不能算是真正的假照。
不过在未来会有更多像斯皮策望远镜一样优秀的太空望远镜出现,也许在科技的不断进步发展之下,它可以搭载着像旅行者一号一样的深空探测器,飞出太阳系,甚至飞出银河系,在那里找一个完美的角度,给银河系拍下来一张全身照。
银河系观测历史
1609年时被称为现代科学之父的伽利略将他的望远镜对准了银河,这是人类第一次发现银河系的存在,原来在这之中藏着如此多的恒星。首先对银河系进行实际观测,并且建立银河系模型的人是英国天文学家威廉·赫歇尔。他也是天王星的发现者,一生当中自制天文望远镜超过400支。
1785年时,他发表了历史上第一个银河系模型的图片,认为太阳处于银河系正中,也就是现在所说的银星位置。显然这一认知是有错误的,但是该模型中指出银河系是盘状结构和后来的研究所差无几,因此赫歇尔也被人们叫做恒星天文学之父。
这之后,人们开始对银河系做出更多观测,比如卡普坦在1922年时发表的银河系模型,详细论述了银河系形状、直径以及其中包含的行星数量。1918年美国天文学家经过研究观察球状星团的分布,得出了太阳系并不在银河系中心,而是更加偏远的地方。有了这一结论,人类对于银河系的探究工作更加顺利了一些,知道了要站在自己所处的位置以各种角度去观察银河系。
银河系未来
关于地球毁灭的诸多设想中,除了有行星撞击、太阳膨胀、太阳老化熄灭这些比较常见的,将格局打开的人类,更是将目光放在了银河系之上,银河系的毁灭无疑代表着地球的毁灭。通过观测,发现了邻近银河系的仙女星系正在不断地靠近,可能在60亿年之后,会与银河系相撞,并且合成一个更大的椭圆星系。
这时的太阳系又该何去何从呢,没有人知道。显然,人类对于天体的演化还是知之甚少,银河系的由来我们到现在都没有搞清楚,何况是准确的未来走向呢?地球相较银河系,大概只是一个微小细菌的存在,我们在这担忧银河系的未来实在是没有必要。
结语
银河系的全景图需要站在银河系之外的上帝视角之下才能拍摄,也许河外星系存在的高等文明早都帮我们拍摄好并且存入文档了,期待人类能在科技发展之下,让探测器飞出太阳系,再飞出银河系,带我们看看璀璨的银河系到底有多么美丽。