中国国家天文：银河系到底有几个盘

银河系中心及局部放大照片

　　文/赵君亮亚

　　揭开银河系的秘密

　　古人早就注意到，晴朗的夜空中横亘着一条不规则的银白色光带，这就是银河，希腊神话中把它取名为“奶路”。鉴于银河的神秘性，在各个民族中诞生了许多美丽动人的诗句和神话故事。不过在现代大都市中，由于灯光的严重污染，年轻人往往不知道银河为何物。

　　古代哲学家早就开始思考银河的本质，但由于缺乏科学依据，这种思考往往只是一些主观臆想，如亚里士多德(Aristotle，公元前384年〜公元前322年)把银河看作为一种纯粹大气现象，不承认它是天上之物。第一个正确认识银河本质的当推古希腊哲学家德谟克利特(Democritus，公元前460年〜公元前370年)，他天才地猜想银河由无数恒星构成，只是因为这些恒星太暗、太密而无法加以分辨，结果便表现为一条模糊的光带。德谟克利特的见解同样没有科学上的根据，因而即使在科学界，很长时间内关于银河的本质并没有形成正确的认识。

　　1608年，荷兰眼镜商人利伯希(H.Lippershey)在一次偶然的机会中发明了望远镜。这一消息为伽利略得知后，这位意大利著名科学家马上意识到望远镜的发明对天文观测的重要性，他立即亲自动手制作和改进望远镜，并随即把它用于观测天体和天象，很快做出了一系列重大的天文发现，如看到月球上的环形山、太阳黑子和木星的4颗大卫星，发现了金星的位相变化等。

　　1609年冬，伽利略用自己的望远镜对银河进行观测，发现在望远镜的视场中银河展现为无数个密密麻麻的星星。伽利略对这一发现所作的结论是，“我认识到了银河的本质和构成银河的物质。

　　⋯⋯长期以来困扰哲学家们的所有争论业已得到解决，我们终于可以从令人厌烦的舌战中解脱出来。银河不是别的，而是由无数颗恒星汇集而成的庞大系统。” 这样就从观测上证实了德谟克利特的见解。不过可惜的是伽利略没有就此作深入的探讨，当时别的天文学家对此也不太感兴趣。

　　伽利略之后，英国人赖特(T.Wright)于1750年指出，银河和所有的恒星构成了一个巨大的扁平圆盘状系统，这是天文学家对银河系外形的首次描述。1755年，普鲁士哲学家康德(I.Kant)更进一步就银河系的盘状结构提出了自己的观点，康德的解释是当观测者沿着盘面看时，为数众多的恒星便无法分辨，并密集成天穹上的景观——“奶路”，而在朝着盘面以外的方向观察时，所看到的就是离散分布的一些近距离亮星。不仅如此，康德和赖特一样，认为所有恒星都绕着银河系中心转动。不过在那个年代，天文学家所关心的主要是太阳系内天体，而不是范围大得多的银河系。

　　探究银河系结构的关键性实测研究是由英国天文学家、天王星发现人威廉·赫歇尔(W.Herschel)开创的。赫歇尔出生于德国，年轻时是一位音乐家。1785年，赫歇尔通过恒星计数得出，银河系中恒星分布的主要部分为一个扁平圆盘状结构。他用望远镜通过目视方法计数了117600颗恒星。老赫歇尔在这些恒星计数工作的基础上，再加上若干假设，得出了天文学史上第一个真正意义上的银河系模型。由于赫歇尔的工作，使人类的视野从太阳系扩展到银河系中的广袤恒星世界，因此他被后人誉为“恒星天文学之父”。1834年〜1838年间，他的儿子约翰·赫歇尔(J.Herschel)又把工作扩展到南半球，在好望角计数了70000颗恒星。

　　照相术的发明为天文观测提供了强有力的工具，荷兰天文学家卡普坦(J.C.Kapteyn)率先利用照相方法进行恒星计数，为此他花费了大约40年的时间，并建立了自己的银河系图像。在卡普坦的图像中，银河系表现为一种由恒星组成的盘状结构，直径5.5万光年，厚度为1.1万光年，其中包含了474亿颗恒星，这已经比较接近银河系的实际情况。不过在赫歇尔和卡普坦的银河系图像中，太阳被错误地放在银河系中心或中心附近。1917年，美国天文学家沙普利(H. Shapley)证实了太阳并不在银河系中心，而是位于比较靠近银河系边缘的地方。这一结论为认识太阳在银河系中的位置，以及进一步研究银河系的结构和运动，奠定了正确的科学基础。