第二章 迷霧重重的銀河系

銀河系形成之謎

我們身處的銀河系恰如一條朦朧不清的光帶橫貫夜空。銀河系究竟是怎么形成的呢？

關于銀河系名字的來源，有一個美麗的傳說。希臘神話中，天后赫拉被騙去喂養她丈夫眾神之神宙斯的私生子，當她發現自己上當時，便將孩子推到一邊，結果不小心將自己的奶水噴灑出來，于是就形成了銀河系。

銀河系是太陽所屬的一個龐大的恒星星系，大約包括1200億顆恒星和大量的星團、星云，還有各種類型的星際氣體和星際塵埃。銀河系的直徑約為10萬光年，中心厚度約為1.2萬光年。銀河系中大部分恒星分布呈扁平的盤狀。盤的中心有一球狀隆起，稱為核球。盤的外部由幾條旋臂構成。銀盤上下有球狀的延展區，其中恒星分布較稀疏，稱為銀暈。銀暈直徑約為9.8萬光年，這里恒星的密度很低，分布著一些由老年恒星組成的球狀星團。在銀河中還可以看到許多暗帶，是大量的星際介質和暗星云。

太陽系是銀河系的一個部分，位于銀河系其中一條叫做獵戶臂的支臂上，距離銀心約2.6萬光年。就其光度、質量和位置講，只是銀河系中一個極普通的成員。由于太陽系不在銀河的中心位置，所以看上去銀河在天空中既不與赤道的位置相符，又不通過地球的南北極上空，而是斜躺在天空。隨著地球的自轉和公轉，銀河就隨著季節的變化改變著它在天空中的位置，夏天的傍晚朝向南北方向，到了冬天的夜晚又橫過來，變成接近東西方向了。

銀河系本身也在旋轉，一面圍繞自己的中心軸，以2.8億～3億年一周的速度自轉，同時又以250千米/秒的速度在宇宙中不停地運動著。只是距離我們的地球太遙遠了，看上去似乎是靜止不動的。

有的科學家認為銀河系可能是由原始星系云的收縮、冷卻、分裂而產生的。20世紀80年代初期，當時宇宙哲學家提出了理論上的膨脹宇宙觀點。天文學家認為膨脹從根本上改變了嬰兒時期宇宙的面貌。膨脹之前，宇宙的密度是一致的，就像無風時的湖面。膨脹之后，宇宙的密度不再平均，就像風暴出現后的海面一樣有波浪和漣漪。宇宙中的另一因素——暗物質則使這些波紋演變成更加明顯的堆塊，起到了推波助瀾的作用。那些密度較高的區域由于有著比周圍更強的引力，從而能夠吸引更多的物質，并最終成為各個星云的種子。

盡管這一基礎理論尚未得到證實，但通過近幾年天文學家對大量距離更遠的星云調查正得到更深入的檢測。與此同時，還有許多基礎性的問題尚未得到解決。如：為什么有那么多不同種類的星云？為什么有的星云有旋臂而有的沒有？它們為什么有不同的顏色？它們為什么有不同的大小？等等。

我們目前所知的情況是在大爆炸之后的距今50億～40億年之間，即距今90億～80億年之前出現了第一批成熟的星云。當時的星云形狀種類與現在天文學家所看到的星云形狀是相同的，有帶著經典的風車形狀的螺旋形星云，有由一大群恒星構成的橢圓形星云，也有雜亂無章的不規則星云。當時的星云總數顯然要比目前的多出3～4倍。如此豐富的星云種類是如何淘汰并最終留下現在天文學家在近空所看到的這些星云的呢？是否有星云相互撞擊形成更大的星云，或者有些則消失了？暫時都還沒有答案可以解答。

另外黑洞也是星云形成中的一個最為神秘的因素。許多天文學家認為黑洞在星云開始形成中起著至關重要的作用，是它通過自己強大的引力場將物質吸引到一起的。近來，科學家研究發現，在距地球大約5000萬光年的室女座星云不存在恒星，是一個黑色星系。如果這一結論得到證實，銀河形成之謎可能被解開。（室女座星系由一個巨大的氫云和奇異的暗物質組成，里面包含的物質足以產生數百萬顆恒星，但是某些因素阻礙了恒星的產生。科學家此前預測，宇宙中的確存在這樣的黑色星系，并且其數目可能是一般星系的100倍。）