天文科普知识:银河系究竟有多大?
发布时间:2022-09-05
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天文科普知识:银河系究竟有多大?

我们太阳系所在的银河系的年龄有多大了呢?有什么方法可以用来测定它的年龄呢?天文学家根据已知长寿命放射性核的衰变时间(即半衰期),从某些放射性中子俘获元素的丰度数据可以测定银河系中最年老恒星的年龄,从而测定出银河的年龄,这种放射性年龄测定方法称为核纪年法。例如,钍的半衰期是140亿年左右。用当代最大的天文望远镜,加上高分辨率光谱仪,已经能够检测到恒星的钍,并做出相应的年龄估计。当然,这些恒星还不是银河系中最早形成的恒星。银河系中的第一代恒星具有非常大的质量超过太阳质量的100倍。

在这样的恒星内部,核聚变反应极其快速,甚至只持续几百万年,因此,这些最早形成的恒星已经死亡、消失了很长时间。但是,与银河系的年龄相比,由于它们的形成时间与人们今天在银河系中观测到的最年老恒星的形成时间之差完全可忽略不计,因此,可以把这些最年老恒星的年龄看作银河系的年龄。从大爆炸算起,宇宙的年龄在138亿年左右。假定从大爆炸到银河系形成所相隔的时间为10亿年,那么上述由核纪年法测定的银河系年龄与宇宙年龄是一样的。

银河系长什么样?

20世纪20年代,银河系自转被发现后,沙普利的银河系模型得到公认。银河系是一个巨型棒旋星系(漩涡星系的一种),Sb型,共有4条旋臂,包含1200亿颗恒星和大量的星团、星云,还有各种类型的星际气体和星际尘埃,它的总质量是太阳质量的1400亿倍。在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内,扁球的形状好像铁饼。扁球体中间突出的部分叫“核球”,半径约为6000光年。核球的中部叫“银核”,四周叫“银盘。

在银盘外面有一个更大的球形,那里星少、密度小,称为“银晕”,直径为80000光年银河系物质约90%集中在恒星内。恒星的种类繁多,按照恒星的物理性质、化学组成、空间分布和运动特征,恒星可以分为5个星族。最年轻的极端星族I恒星主要分布在银盘里的旋臂上,最年老的极端星族Ⅱ恒星则主要分布在银晕里。恒星常聚集成团,除了大量的双星外,银河系里已发现了1000多个星团。银河系里还有气体和尘埃,其含量约占银河系总质量的10%,气体和尘埃的分布不均匀,有的聚集为星云,有的则散布在星际空间。


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