科普:銀河系的旋臂是如何形成的,我們的太陽系也在其中

2020-12-03 井裡看星星

那麼,旋臂是如何形成的,當星系第一次出現的時候,沒有螺旋臂?星系中的所有物質都以均勻的圓形運動圍繞著中心運動。氣體雲恆星發光並照亮螺旋臂,如果這些氣體逐漸耗盡,整個星系區域似乎會從藍色變為紅色,並開始失去螺旋臂的結構。這樣就能找到螺旋臂。螺旋臂的未來呢?在觀察了沒有螺旋臂的星系後,科學家得出結論,根據旋臂誕生的理論,仍然有螺旋臂的星系往往是年輕的星系,而失去手臂的大多數星系太老了。現在我們都知道我們在銀河系的螺旋臂上,那麼螺旋臂是如何存在的呢?科學家們認為,螺旋臂中的氣體比其他區域多,因此,臂上也有許多年輕恆星,它們在發光和加熱時照亮了宇宙。星系內部的空間並不平坦。

但是在星際空間中總是有一些意想不到的情況,當受到幹擾時,星系中的天體就開始運動。下一代的第三代恆星將在上一代恆星的殘餘物上產生,所以它總是以螺旋臂的形狀出現。直到過去的一百年,我們才知道銀河系是一個旋轉的星系,如果我們處在一個類似於它的太陽系裡,它就像銀河系裡的一個不引人注目的沙子中的一個原子。

在幹擾較多的地方,物質是相對空的,而幹擾較少的地方是物質相對緩慢的速度。當然,暗物質也會在這個過程中發揮作用。結果發現它是一個沒有特殊形狀的星系。

這導致星系內的區域更密集,區域更小,而恆星往往是在星系內氣體密度較高的區域誕生的,因此星系中的第一代恆星是錯誤地誕生的。我們只是很小。我們想出了一個與以前完全不同的概念,地球不是一個偉大的行星,而是一個普通的巖石行星,相對於太陽的大小和質量。在古代,我們認為我們居住的地方是宇宙中最核心的存在,甚至太陽圍繞著我們旋轉,我們是中心,直到望遠鏡被改進,太陽昆蟲學被提出。

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    該團隊用甚長基線幹涉技術精確測量位於銀盤上近200個大質量恆星形成區的自行和距離,得到銀河系旋臂的結構、太陽系的位置以及它繞銀河系中心旋轉的速度,繪製出尺度為10萬×10萬光年的全新銀河繫結構圖。該圖是迄今最精確的銀河繫結構圖,它清晰地展示銀河系是一個具有四條旋臂的棒旋星系,徹底解決了銀河系究竟有幾條旋臂這個天文學中長期懸而未決的重大科學問題。
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    這張銀河系的圖片顯示了盾牌-南十字臂可能的延伸情況  我們所處的太陽系本身就位於銀河系之內,因此要想像銀河系的整個全景就是一個很微妙的問題。事實上,直到1852年,天文學家史蒂芬·亞歷山大(Stephen Alexander)才第一次提出銀河系可能是渦旋形的。從那時候開始,隨著時間推移,越來越多的發現不斷修正著我們對銀河系的認識。  幾十年來,天文學家一直認為銀河系具有4條旋臂。旋臂由無數的恆星和正在形成恆星的氣體組成,以螺旋形向外延伸。
  • 太陽系在銀河系中多久才會經過一次旋臂?看看天文學家怎麼回答
    我們的太陽系不是只停留在一個地方,而是在圍繞星系旋轉。那麼我們的太陽系需要多長時間才能脫離目前的位置(獵戶座臂)進入到一個不同的旋臂呢?此外,它離星系中心的距離是大致相同,還是會前後移動?在銀河系的平面上,太陽位於我們稱為獵戶座旋臂(或局部旋臂)的小旋臂中,它實際上只是兩個最近的主要旋臂(矢狀面旋臂和英仙座旋臂)之間的連接。在這些結構上有一個整潔的頁面:SEDS銀河系螺旋結構頁面。我們每隔1億年就會經過一個主旋臂,大約需要1000萬年來穿過它。
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  • 地球所屬銀河系「本地旋臂」長度超過之前想像
    銀河系的形狀像一個平滑的圓盤,在這個「圓盤」的內部,恆星又構成了四條主要的旋臂,而塵埃和氣體不斷從「圓盤」中心噴出。太陽系所在的獵戶座旋臂是一個較小的旋臂,有時也被稱為「本地旋臂(Local Arm)」。太陽系位於本地旋臂的邊緣,是該旋臂相對獨立的一部分。
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    銀河系螺旋手臂    據英國新科學家雜誌報導,最新一項計算機模擬實驗顯示,銀河系旋臂將太陽拋至離其出生地更遠的區域。這將有助於解釋為什麼靠近太陽系的恆星具有更多樣性的化學成份。    許多恆星被銀河系的旋臂推到一個混亂、拉伸的太空軌道上,使它們遠離其誕生區域。但是包括太陽在內的許多銀河系恆星,都在銀河系中心保持著清晰的圓周路徑。目前,一項最新的計算機模擬實驗顯示,實際上銀河系的旋臂將一些恆星拋至離誕生地數千光年的區域,然而它們仍保持著其圓形軌道。
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    有兩個問題確實隱藏在這裡:旋渦和橢圓形實際上是完全不同的對象,以及旋渦星系中的旋臂是如何產生的,因此,我將略微獨立地解決這些問題,首先從旋渦和橢圓形是否真的不同開始。之所以出現明顯的旋臂,是因為恆星不在完美的圓圈中繞銀河系的軌道運行。相反,每顆恆星都位於橢圓軌道上,就像我們太陽系中的周期性彗星一樣。當恆星在其遙遠的軌道上移動最慢時,如果大量恆星在同一位置具有轉折點,則最終會出現一個特別密集的恆星區域,從而形成明顯的螺旋臂。每一顆恆星都將沿著其自身的軌道繼續前進,隨著銀河旋轉而在螺旋臂中進出。
  • 4條旋臂 迄今最精確銀河繫結構圖「出鍋」了
    記者23日從南京大學獲悉,由中美德三國天文學家領導的國際團隊歷經15年研究,繪製出目前最精確的銀河繫結構圖,明確銀河系是一個具有4條旋臂的棒旋星系。近日,《科學美國人》發表了由南京大學天文與空間科學學院鄭興武教授與美國哈佛-史密森天體物理中心天文學家、美國科學院院士馬克·裡德撰寫的封面文章《銀河系新視野》,總結了二人同德國馬普射電天文研究所卡爾·門滕教授領導的國際團隊15年來的研究成果。
  • 銀河系的結構,核心是巨大的黑洞,四條巨大的旋臂圍繞銀心旋轉
    銀河系的結構我們地球所在的銀河系就是眾多星系中的一員,而且是普普通通的一員,在眾多星系中銀河系的個頭一般,直徑大約為16萬光年,包含了大約1000至4000億顆恆星。我們熟悉的太陽,就是這4000億顆恆星中的普通一員,以太陽為中心天體,行星等其他天體圍繞運行,共同組成了太陽系。
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  • 中科院紫臺專家揭示 銀河系「外旋臂」秘密
    記者23日獲悉,中科院紫金山天文臺「銀河畫卷」巡天研究團組利用青海觀測站13.7m毫米波望遠鏡,首次比較完整地揭示了位於銀河系第二象限處的「外旋臂」分子氣體結構。該成果對研究銀河系的形成等大有裨益,將在美國《天體物理學雜誌增刊》上發表。假如給我們所在的銀河系畫一幅「肖像」,可以看到它是有一個旋渦結構的旋渦星系,由1個銀心和2條或者4條旋臂構成。這些旋臂,就像銀河系的手臂一樣,層層環繞在銀心的外側。「外旋臂」是銀河系的一條主旋臂,在銀道坐標系的第二象限處,大約距離我們1.6萬-2.3萬光年。
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    銀河系的中間是一個巨大的黑洞,位置在半人馬座方向,質量約為幾百萬個太陽質量。我們所在的太陽系,距離銀河中心2.6萬光年左右。直徑10萬光年對比直徑100萬光年,讀者可以自行想像一個直徑10釐米的碟子和一個直徑一米的圓桌的差別。》所謂不識廬山真面目,只緣身在此山中。
  • 中美科學家繪出迄今最精確銀河繫結構圖:4條旋臂的棒旋星系
    中美科學家繪出迄今最精確銀河繫結構圖:4條旋臂的棒旋星系 科技日報南京4月21日電 銀河系直徑約為10萬至18萬光年,太陽系離銀河系中心很遠,且位置接近銀道面,因此我們所看到的旋臂都重疊投影在天球上而無法分辨。
  • 圖解銀河系的各大旋臂
    我們的銀河系是屬於典型的棒旋星系(是一種獨特的螺旋星系),因為在銀盤的中間有一個由恆星聚集而成的棒狀結構。銀河系擁有以下幾條主旋臂:三千秒差距臂、矩尺臂、盾牌-南十字臂、人馬臂、英仙臂、外緣旋臂。我們的銀河系位於更小的支臂上——獵戶臂(全稱獵戶-天鵝臂,或稱獵戶支臂)。銀盤的直徑約十萬光年,而中間的棒狀結構估計長約27,000光年。