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銀河系
本詞條是多義詞，共2個義項
太陽系所在的棒旋星系
基本信息
| 中文名 | 銀河系 |
| 外文名 | Milky Way Galaxy、Galactic System、galaxy、Milky Way system |
| 形狀 | 橢圓盤形 |
| 類型 | 棒旋星系 |
| 質量 | 1.2萬億倍—3.0萬億倍 太陽質量 |
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天體概述
在銀河系里大多數的恒星集中在一個扁球狀的空間范圍內，扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫“核球”，半徑約為7000光年。核球的中部叫“銀核”，四周叫“銀盤”。在銀盤外面有一個更大的球狀區(qū)域，那里恒星少，密度小，被稱為“銀暈”，直徑為7萬光年。
銀河系
分子云是恒星形成的主要場所。銀河系核心部分，即銀心或銀核，是一個很特別的地方。它發(fā)出很強的射電輻射、紅外輻射、X射線輻射和γ射線輻射，性質尚不清楚，那里可能有一個巨型黑洞，據估計其質量可能達到太陽質量的400萬倍。
人馬座A
人馬座A有極小的尺度，只相當于普通恒星的大小，發(fā)出的射電輻射強度為
爾格/秒，它位于銀河系動力學中心的0.2光年以內。它的周圍有速度高達300千米/秒的運動電離氣體，也有很強的紅外輻射源。已知所有的恒星級天體的活動都無法解釋人馬A的奇異特性，因此，人馬A似乎是大質量黑洞的最佳候選者。但是由于當前對大質量的黑洞還沒有結論性的證據，所以天文學家們謹慎地避免用結論性的語言提到大質量的黑洞。我們的銀河系大約包含兩千億顆星體，其中恒星大約1,000億顆，太陽就是其中典型的一顆。銀河系是一個相當大的棒旋星系，它由三部分組成，包括包含旋臂的銀盤，中央突起的銀心和暈輪部分。
天體結構
銀河系物質的主要部分組成一個薄薄的圓盤，叫做銀盤。銀盤中心隆起的近似于球形的部分叫做核球，在核球區(qū)域恒星高度密集。核球中心有一個很小的致密區(qū)，叫做銀核。銀盤外面是一個范圍更大，近于球形的區(qū)域，其中物質密度比銀盤中低得多，叫做銀暈。銀暈外面還有銀冕，它的物質分布大致也呈球形。
銀河的盤面估計直徑為9.8萬光年，太陽至銀河中心的距離大約是2.6萬光年，盤面在中心向外凸起。
就像許多典型的星系一樣，環(huán)繞銀河系中心的天體，在軌道上的速度并不由與中心的距離和銀河質量的分布來決定。在離開了核心凸起或是在外圍，恒星的典型速度在210～240千米/秒之間。因此這些恒星繞行銀河的周期只與軌道的長度有關。這與太陽系不同，在太陽系，距離不同就有不同的軌道速度對應。
銀河的棒狀結構長約2.7萬光年，以
度的角度橫亙在太陽與銀河中心之間，它主要由紅色的恒星組成，大多是老年的恒星。
被推論與觀察到的銀河旋臂結構的每一條旋臂都給予一個數字對應（像所有旋渦星系的旋臂），大約可以分出一百段。有四條主要的旋臂起源于銀河的核心，包括：
5 and 9 -船底座旋臂和人馬座旋臂。
還有兩個小旋臂或分支，包括：
11 -獵戶座旋臂（包含太陽和太陽系在內- 12）。
最新研究發(fā)現銀河系可能只有兩條主要旋臂——人馬座旋臂和矩尺座旋臂，其絕大部分是氣體，只有少量恒星點綴其中。
谷德帶（本星團）是從獵戶臂一端伸展出去的一條亮星集中的帶，主要成員是B2～B5型星，也有一些O型星、彌漫星云和幾個星協(xié)，最靠近的OB星協(xié)是天蝎-半人馬星協(xié)，距離太陽大約四百光年。
銀河系
銀河的盤面被一個球狀的銀暈包圍著，直徑25萬～40萬光年。由于盤面上的氣體和塵埃會吸收部分波長的電磁波，所以銀暈的組成結構還不清楚。盤面（特別是旋臂）是恒星誕生的活躍區(qū)域，但是銀暈中沒有這些活動，疏散星團也主要出現于盤面上。
一般認為，銀河系中的恒星多為雙星或聚星。2006年新的發(fā)現認為，銀河系的主序星中
都是單星。銀河系中大部分的物質是暗物質，形成的暗銀暈有0.6萬億～3萬億個太陽質量，以銀核為中心聚集著。
新的發(fā)現使我們對銀河結構與維度的認識有所增加，比先前由仙女座星系(M31）的盤面所獲得的更多。新發(fā)現的證據證實外環(huán)是由天鵝座旋臂延伸出去的，明確支持銀河盤面向外延伸的可能性。人馬座矮橢球星系的發(fā)現與在環(huán)繞著銀極的軌道上的星系碎片，說明了它因為與銀河的交互作用而被扯碎。同樣的，大犬座矮星系也因為與銀河的交互作用，使得殘骸在盤面上環(huán)繞著銀河。
結構研究
發(fā)現進程
銀河系的英文名稱"乳白"源自它是橫跨夜空的黯淡發(fā)光帶。"Milky Way"這個名稱是翻譯自拉丁文的via lactea，而它又是從希臘的γαλαξ?α? κ?κλο?（galaxías kyklos，"milky circle"）翻譯來的。伽利略在1610年使用望遠鏡首先解析出環(huán)帶是由一顆顆恒星聚集而成。
20世紀20年代，沙普利模型得到公認。但由于未計入星際消光，沙普利模型的數值不準確。研究銀河系結構傳統(tǒng)上是用光學方法，但有一定的局限性。近幾十年來發(fā)展起來的射電方法和紅外技術成為研究銀河系結構的強有力的工具。在沙普利模型的基礎上，我們對銀河系的結構已有了較深刻的了解。
2022年12月11日，據青海日報消息，銀河系內千億恒星之間的廣袤星際空間并非虛無，而是充滿了稀薄的星際介質。中國科學家利用“中國天眼”FAST揭示了銀河系星際介質前所未見的高清細節(jié)，對研究銀河系內的星際生態(tài)循環(huán)具有重要意義。
銀盤
銀盤是銀河系的主要組成部分，在銀河系中可探測到的物質中，有九成都在銀盤范圍以內。銀盤外形如薄透鏡，以軸對稱形式分布于銀心周圍，其中心厚度約1萬光年，不過這是微微凸起的核球的厚度，銀盤本身的厚度只有兩千光年，直徑近16萬光年，總體上說銀盤非常薄。
除了1千秒差距范圍內的銀核繞銀心作剛體定軸轉動外，銀盤的其他部分都繞銀心作較差自轉，即離銀心越遠轉得越慢。銀盤中的物質主要以恒星形式存在，占銀河系總質量不到的星際物質，絕大部分也散布在銀盤內。星際物質中，除電離氫、分子氫及多種星際分子外，還有的星際塵埃，這些直徑在1微米左右的固態(tài)微粒是造成星際消光的主要原因，它們大都集中在銀道面附近。
銀心
銀河系的中心﹐即銀河系的自轉軸與銀道面的交點。在星系的中心凸出部分，呈很亮的球狀，直徑約為兩萬光年，厚1萬光年，這個區(qū)域由高密度的恒星組成，主要是年齡大約在100億年以上老年的紅色恒星。證據表明，在中心區(qū)域存在著一個巨大的黑洞，星系核的活動十分劇烈。
幾顆繞人馬座A轉動的恒星軌道
銀心除作為一個幾何點外﹐它的另一含義是指銀河系的中心區(qū)域。太陽距銀心約十千秒差距﹐位于銀道面以北約八秒差距。銀心與太陽系之間充斥著大量的星際塵埃﹐所以在北半球用光學望遠鏡難以在可見光波段看到銀心。射電天文和紅外觀測技術興起以后﹐人們才能透過星際塵埃﹐在2微米至73厘米波段探測到銀心的信息。中性氫21厘米譜線的觀測揭示﹐在距銀心四千秒差距處有氫流膨脹臂﹐即所謂“三千秒差距臂”（最初將距離誤定為三千秒差距﹐后雖訂正為四千秒差距﹐但仍沿用舊名）。大約有1,000萬個太陽質量的中性氫﹐以53km/秒的速度涌向太陽系。在銀心另一側﹐有大體同等質量的中性氫膨脹臂﹐以135km/秒的速度離銀心而去。它們應是1000萬～1500萬年前以不對稱方式從銀心拋射出來的。在距銀心300秒差距的天區(qū)內﹐有一個繞銀心快速旋轉的氫氣盤﹐以70～140千米/秒的速度向外膨脹。盤內有平均直徑為30秒差距的氫分子云。
銀暈
銀河暈輪彌散在銀盤周圍的一個球形區(qū)域內，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。有人認為，在銀暈外面還存在著一個巨大的呈球狀的射電輻射區(qū)，叫做銀冕，銀冕至少延伸到距銀心100千秒差距或32萬光年遠。
典型球狀星團：M13球狀星團
太陽系
太陽系位于獵戶座旋臂靠近內側邊緣的位置上，在本星際云（Local Fluff）中，距離銀河中心
千秒差距我們所在的旋臂與鄰近的英仙臂大約相距6,500光年（通過測定離地球約6370光年的一個大質量分子云核的距離得出）。我們的太陽系，正位于所謂的銀河生命帶。
太陽運行的方向，也稱為太陽向點，指出了太陽在銀河系內游歷的路徑，基本上是朝向織女，靠近武仙座的方向，偏離銀河中心大約86度。太陽環(huán)繞銀河的軌道大致是橢圓形的，但會受到旋臂與質量分布不均勻的擾動而有些變動，我們當前在接近近銀心點（太陽最接近銀河中心的點）
軌道的位置上。
太陽系大約每2.25～2.5億年在軌道上繞行一圈，可稱為一個銀河年，因此以太陽的年齡估算，太陽已經繞行銀河20～25次了。太陽的軌道速度是217km/秒，換言之每8天就可以移動1個天文單位，1400年可以運行1光年的距離。
波浪
傳統(tǒng)觀點認為，銀河系的銀盤應該是一個平滑的盤，從銀心向外密度呈指數下降，而且在銀盤的上下兩側（或者說南北兩側），密度應該是鏡像對稱的。2002年，美國倫斯勒理工學院的海蒂·紐伯格及其同事發(fā)現，在銀盤的最外側邊緣存在恒星密集分布的團塊，這一成團子結構被稱為麒麟座星環(huán)。后來，其他天文學家又在麒麟座星環(huán)以外發(fā)現了另一個類似的子結構，被稱為三角座－仙女座星流。
一個研究團隊對2002年斯隆數字巡天的觀測數據作了進一步分析，發(fā)現了另外兩個類似子結構存在的跡象。這另外兩個子結構位于麒麟座星環(huán)和我們的太陽之間。離太陽最近的子結構，距離銀心大約3萬光年，銀盤以北的恒星密度超出預期；另一個子結構距離銀心大約4萬～4.5萬光年，銀盤以南的恒星密度超出預期。
銀河系剖析圖
星系年齡
星系全景
主要星座
銀河系美景
銀河經過的主要星座有：天鵝座、天鷹座、狐貍座、天箭座、蛇夫座、盾牌座、人馬座、天蝎座、天壇座、矩尺座、豺狼座、南三角座、圓規(guī)座、蒼蠅座、南十字座、船帆座、船尾座、麒麟座、獵戶座、金牛座、雙子座、御夫座、英仙座、仙后座和蝎虎座。
銀河在天空中明暗不一，寬窄不等。最窄只有
，最寬約
。對于北半球來說，夏季星空的重要標志，是從北偏東地平線向南方地平線延伸的光帶——銀河，以及由3顆亮星，即銀河兩岸的織女星、牛郎星和銀河之中的天津四所構成的“夏季大三角”。
南天星座：天壇座、天燕座、天鶴座、天鴿座、天兔座、天爐座、繪架座、唧筒座、雕具座、望遠鏡座、顯微鏡座、矩尺座、圓規(guī)座、時鐘座、山案座、印第安座、飛魚座、劍魚座、蒼蠅座、蝘蜓座、杜鵑座、烏鴉座、鳳凰座、孔雀座、水蛇座、豺狼座、大犬座、南三角座、南十字座、南魚座、南極座、南冕座、船底座、船尾座、羅盤座、網罟座、船帆座、玉夫座、半人馬座、波江座、盾牌座、巨爵座
星系全圖
伴鄰星系
麥哲倫星云
2006年1月，研究人員的報告指出，過去發(fā)現銀河系的盤面有不明原因的傾斜，現今已經發(fā)現是環(huán)繞銀河的大小麥哲倫星云的擾動所造成的漣漪。是在它們穿過銀河系的邊緣時，導致了某些頻率的震動所造成的。這兩個星系的質量大約是銀河系的2%，被認為不足以影響到銀河。但是加入了暗物質的考量，這兩個星系的運動就足以對較大的銀河造成影響。在加入暗物質之后的計算結果，對銀河的影響增加了20倍，這個計算的結果是根據馬薩諸塞州大學阿默斯特分校馬丁·溫伯格的電腦模型完成的。在他的模型中，暗物質的分布從銀河的盤面一直分布到已知的所有層面中，結果模型預測當麥哲倫星系通過銀河時，重力的沖擊會被放大。
麥哲倫星云圖
NASA的高清銀河系圖片
銀河系
大麥哲倫星云的原始圖片像素數高達1.6億，由2200張局部照片拼接而成，而拍攝這些照片共耗時5.4天。而小麥哲倫星云的原始圖片像素數則為5700萬像素，由656張局部照片組成，拍攝耗時共計1.8天。
麥哲倫星云規(guī)模
據NASA官方資料顯示，大麥哲倫星云和小麥哲倫星云都是距離我們銀河系最近的大型天體系統(tǒng)，屬于銀河系的伴星系。其中，大麥哲倫星云距離銀河系約16.3萬光年，其規(guī)模約為銀河系的
，質量僅相當于銀河系的
，而小麥哲倫星云距離銀河系約20萬光年，質量是大麥哲倫星云的
。
起源演化
宇宙起源
在宇宙中高速運行具有星系核的星系，當它追及到另一個具有星系核的星系時，如果兩者的運行速度相近，就會相互吞噬，形成了一個更大的星系。倘若這兩個星系的星系核相遇，就會相互繞轉而形成一個質量更大的高速旋轉的星系核。這個高速旋轉的星系核就像一個巨大的發(fā)電機，從它的兩極爆發(fā)出能量強大的粒子流向遠方噴射。星系核的能量越大，噴射粒子流的流量也就越大，噴射得也就越遙遠。我們把這樣的星系核稱作兩極噴流星系核。星系核在噴射高能粒子流的時候，會消耗其自身的能量，然而，當它俘獲了其它星團或者星系以后，就會增添能量。當星系核的能量發(fā)生由大到小的變化時，就會建造出兩條粗大的噴流帶。如果星系核的磁軸繞著另一條軸（這條軸稱作星系核的自轉軸）旋轉，那么，噴流帶的軌跡就會彎曲，而演變成旋渦星系的兩條旋臂。一般的，星系核的磁軸與自轉軸之間的夾角（0~
）越大，所建造的星系盤面就會越扁；否則就會越厚。星系核的磁軸繞著自轉軸的旋轉速度越快，旋臂纏卷得就會越緊；否則，就會越松。旋渦星系的兩條旋臂是恒星誕生的活躍區(qū)域。
我們的銀河系就是一種旋渦星系——棒旋星系。
質量減小
當Alis Deason重新校準測量銀河系質量的儀器時，竟然發(fā)現銀河系質量減小了。“我們發(fā)現銀河系的質量只有一般所認為的一半。”Deason說。她是美國加利福尼亞大學圣克魯茲分校的天文學家，在美國天文學會第221次會議上報告了她的測量結果。
測量銀河系的質量比較復雜，部分原因是其質量大多來源于無法看到的暗物質。科學家們通常會測量星系的旋轉速率，并結合暗物質分布規(guī)律的理論得出結果。利用這個方法，哈佛—史密森天體物理中心的Mark Reid及其團隊測量出了相當于太陽質量幾萬億倍的銀河系總質量，并于2009年發(fā)布。不過，Reid仍表示，“測量銀河系的總質量非常復雜”，并且存在諸多不確定因素。
Deason和她的同事采取了不同的方法。在現今發(fā)表在《皇家天文學會月報》上的研究中，他們首次搜尋銀河系光暈——直徑為10億光年的光球——里距中心非常遙遠的星體。Deason解釋，這些星體的擴散速度可以揭示銀河系的質量。
結果顯示，銀河系的質量“僅僅”是太陽質量的5000億～10000億倍——比之前Reid的測量結果的一半還要小。Deason提醒，這一結果是基于她對銀河系光暈的大小以及星體圍繞星系中心運動的假設而得出的。不過，她認為這些假設都是有可信服的理論依據的。
Reid表示，測量銀河系的質量“對理解銀河系是怎樣形成的以及星系團在未來幾十億年的發(fā)展趨勢是很重要的”。因為星系團之間有引力存在。“知道銀河系總質量的最好辦法是了解星系團完整的三維速度。”他說。
現有的技術并不能提供這些信息，不過Deason希望更大望遠鏡的觀測結果可以盡快證實她的結論。“我們需要更多距離銀河系中心更遠的星體。”她說。
重要事件
矮星系
2019年2月6日，哈勃太空望遠鏡在銀河系“后院”發(fā)現一個此前不為人知的矮星系，新發(fā)現的恒星系亮度微弱，直徑約3000光年，僅相當于銀河系一塊“碎片”。研究人員將其命名為“Bedin 1”。它有長達130億年的歷史，在天文學上相當于早期宇宙的“活化石”，可以幫助揭示宇宙早期演化的奧秘。
觀測伴星
科學家利用NASA的遠紫外譜儀探索衛(wèi)星首次探測到船底座伊塔星（Eta Carinae）的伴星。船底座伊塔星是銀河系中最重最奇異的星體，坐落在離地球7500光年船底座，在南半球用肉眼就可以清楚的看到。科學家認為船底座伊塔星是一個正迅速走向衰亡的不穩(wěn)定恒星。
奇特聚星
《自然》雜志報道，美國天文學家在距離地球149光年的地方天鵝座中的HD188753星系發(fā)現了一個具有三顆恒星的奇特星系，在這個星系內的行星上，能看到天空中有三個太陽。
生命誕生
美國宇航局尋找地球以外生命物質存在證據的科研小組研究發(fā)現，某些在實際生命化學反應中起到至關重要作用的有機化學物質，普遍存在于我們地球以外的浩瀚宇宙中。
宇宙膨脹
據英國《衛(wèi)報》報道，證實宇宙正在膨脹是本年度最重大的科學突破。近73%的宇宙由神秘的暗能量組成，它是一種反重力。在19日出版的美國《科學》雜志上，暗能量的發(fā)現被評為本年度最重大的科學突破。通過望遠鏡，人類在宇宙中已經發(fā)現近2000億個星系，每一個星系中又有約2000億顆星球。但所有這些加起來僅占整個宇宙的4%。
在新的太空探索基礎上，以及通過對100萬個星系進行仔細研究，天文學家們至少已經弄清了部分情況。約23%的宇宙物質是“暗物質”。沒有人知道它們究竟是什么，因為它們無法被檢測到，但它們的質量大大超過了可見宇宙的總和。而近73%的宇宙是最新發(fā)現的暗能量。這種奇特的力量似乎正在使宇宙加速膨脹。英國皇家天文學家馬丁·里斯爵士將這一發(fā)現稱為“最重要的發(fā)現”。
這一發(fā)現是繞軌道運行的威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）和斯隆數字天文臺（SDSS）的成果。它解決了關于宇宙的年齡、膨脹的速度、組成宇宙的成分等一系列問題的長期爭論。天文學家現今相信宇宙的年齡是138億年。
真實地圖
這個描繪銀河系進化結構的研究報告發(fā)表在本周美國密蘇里州圣路易斯召開的第212屆美國天文學協(xié)會會議上。3日，威斯康星州立大學懷特沃特分校的羅伯特·本杰明將這項研究報告向記者進行了簡述。他指出，銀河系實際上只有兩個較小的螺旋手臂，與天文學家所推斷結果不相符。
長期以來，科學家認為銀河系有四個主螺旋臂，但是最新的繪制地圖顯示銀河系實際上是由兩個主旋臂和兩個未成形的旋臂構成。本杰明說，“如果你觀測銀河系的形成過程，主螺旋手臂連接恒星帶具有著重要的意義。同樣，這對最鄰近銀河系的仙女座星系也是這樣的。”
觀測特點
在北半球夏季看到的銀河（在天蝎座、人馬座延伸至夏季大三角，甚至仙后座）最明顯，冬季銀河很黯淡（在獵戶座與大犬座）。
麥哲倫星云圖片
美國航空航天局在2013年6月公布了Swift探測器所拍攝的大麥哲倫星云和小麥哲倫星云的最新照片。這些圖像均來自Swift探測器所搭載的紫外線光學望遠鏡。
據NASA官方資料顯示，大麥哲倫星云和小麥哲倫星云都是銀河系的伴星系。其中，大麥哲倫星云距離銀河系約16.3萬光年，其規(guī)模約為銀河系的，質量僅相當于銀河系的，而小麥哲倫星云距離銀河系約20萬光年，質量是大麥哲倫星云的。
波浪
2019年8月，由一個國際科研團隊繪制的銀河系三維地圖顯示，銀河系的形狀是一個波浪狀的圓盤。在研究中，姆魯茲和來自美國俄亥俄州立大學以及英國沃里克大學的同事們將造父變星作為參照。這些星體會以非常有規(guī)律的周期發(fā)生脈動，其溫度和直徑都會隨之變化。造父變星的發(fā)光度和脈動周期之間的直接關聯(lián)使其可以被作為星系內外重要的距離指示物。文章解釋說，經典造父的發(fā)光度是太陽的100到1萬倍。它足夠明亮，因此可以在銀河系外的位置被探測到。造父變星脈動的周期性有助于推斷它們的絕對星等。如果已經了解星際消光現象，就可以通過比較絕對星等和視星等來確定距離。在確定每一顆造父變星相對于太陽的三維坐標后，科研人員建起了一個銀河系的大規(guī)模三維模型。這個模型更加恰如其分地呈現出銀河系類似于波浪狀圓盤的形狀。
精確質量
來自哥倫比亞大學的博士Andreas Kupper負責的研究小組認為，他們可以通過斯隆數字巡天觀測到的銀河系波動現象，利用哥倫比亞大學的超級計算機模擬出多少質量能夠誘發(fā)如此規(guī)模的波動。通過這種方式并結合銀河系大約12萬光年的直徑，科學家計算出銀河系的質量為2100億倍太陽質量。
這個數字雖然是截止2015年較為精確的值，但仍然存在不確定性，偏差可能達到20%左右，比之前銀河系的質量估計值偏差要小很多。早前的數據認為銀河系的質量是太陽的7500億倍，甚至一度達到1萬億倍，誤差率達到100%，幾乎無法確定銀河系的具體質量。但是在銀河系還有大量的暗物質無法觀測，大多數恒星聚集在4萬光年的半徑內，之外幾乎完全是由暗物質統(tǒng)治。
2021年上海天文臺的科學家團隊使用暈中的熱氣體作為測量銀河系質量的探針，他們研究了熱氣體暈的空間溫度與密度分布，與銀河系中各種能量爆發(fā)過程的相互作用，并與X射線太空望遠鏡觀測的結果進行比較，最終測量到的銀河系質量為太陽質量的1.2萬億倍—3.0萬億倍。
年齡
2004年，依據歐洲南天天文臺（ESO）的研究報告，銀河系的年齡約為136億歲，差不多與宇宙一樣老。由許多天文學家所組成的團隊在2004年使用甚大望遠鏡（VLT）的紫外線視覺矩陣光譜儀進行的研究，首度在球狀星團NGC 6397的兩顆恒星內發(fā)現了鈹元素。這個發(fā)現讓他們將第一代恒星與第二代恒星交替的時間往前推進2億～3億年，因而估計球狀星團的年齡在
億歲左右，因此銀河系的年齡不會低于
億歲
研究歷史
銀河系
1750年，英國天文學家賴特（Wright Thomas）認為銀河系是扁平的。1755年，德國康德和郎伯特（Lambert Johann heinrich）提出了恒星和銀河之間組成一個巨大的天體系統(tǒng)。1785年，英國天文學家威廉·赫歇耳繪出了銀河系的扁平形體，并認為太陽系位于銀河的中心。
1918年，美國天文學家沙普利（Harlow Shapley）經過4年的觀測，提出太陽系應該位于銀河系的邊緣。1926年，瑞典天文學家林得布拉德（Lindblad Bertil）分析出銀河系也在自轉。
在18世紀后期，F.W.赫歇爾用自制的反射望遠鏡開始恒星計數的觀測，以確定恒星系統(tǒng)的結構和大小，他斷言恒星系統(tǒng)呈扁盤狀，太陽離盤中心不遠。他去世后，其子J.F.赫歇爾繼承父業(yè)，繼續(xù)進行深入研究，把恒星計數的工作擴展到南天。
20世紀初，天文學家把以銀河為表觀現象的恒星系統(tǒng)稱為銀河系。J.C.卡普坦應用統(tǒng)計視差的方法測定恒星的平均距離，結合恒星計數，得出了一個銀河系模型。在這個模型里，太陽居中，銀河系呈圓盤狀，直徑8千秒差距，厚2千秒差距。H.沙普利應用造父變星的周光關系，測定球狀星團的距離，從球狀星團的分布來研究銀河系的結構和大小。他提出的模型是：銀河系是一個透鏡狀的恒星系統(tǒng)，太陽不在其中心。沙普利計算出：銀河系直徑80千秒差距，太陽離銀心20千秒差距，這些數值太大，因為沙普利在計算距離時未計入星際消光。
20世紀20年代，銀河系自轉被發(fā)現后，沙普利的銀河系模型得到公認。銀河系是一個巨型棒旋星系（漩渦星系的一種），Sb型，共有4條旋臂。包含1200億顆恒星。銀河系整體作較差自轉，太陽處自轉速度約220千米/秒，太陽繞銀心運轉一周約2.5億年。銀河系的目視絕對星等為－20.5等，銀河系的總質量大約是我們太陽質量的1.4萬億倍，大致10倍于銀河系全部恒星質量的總和。這是我們銀河系中存在范圍遠遠超出明亮恒星盤的暗物質的強有力證據。關于銀河系的年齡，占主流的觀點認為，銀河系在宇宙大爆炸之后不久就誕生了，用這種方法計算出，我們銀河系的年齡大概在125億歲左右，上下誤差各有5億多年。而科學界認為宇宙大爆炸大約發(fā)生于138億年前。
2014年，科學家公布了最新的觀測數據，銀河系的質量僅為仙女座的一半。
2015年3月，科學家使用斯隆數字巡天勘測數據分析了銀河系邊緣恒星的亮度和距離，結果發(fā)現銀河系邊緣像瓦楞紙板一樣，存在皺褶結構，凹槽中存在著恒星。實際上這些恒星區(qū)域也是銀河系的一部分，真實的銀河系比之前預想大50%。
2019年3月，科學家們利用美國國家航空航天局的哈勃太空望遠鏡和歐州航天局蓋亞任務的觀測數據來對銀河系質量進行估計，得出的結果是約為1.5萬億太陽質量。
2020年4月11日，從中國科學院國家天文臺獲悉，研究團隊基于國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡數據，發(fā)現了一顆迄今銀河系自轉速度最快的恒星。這一成果日前在國際學術期刊《天體物理學快報》發(fā)表。
2020年5月，中美科學家繪制迄今最精確的銀河系結構圖。
天文學家發(fā)布了一份包含33億多顆恒星的銀河系“巨無霸”星圖，展示了銀河系的雄偉景象。這份星圖用時兩年完成，對銀河系21400次單獨曝光產生了超過10TB的數據。
2023年，基于中國郭守敬望遠鏡（LAMOST）和美國APOGEE巡天的觀測數據，中國天文學家精確測量了距離銀河系中心1.6萬光年至8.1萬光年范圍內的恒星運動速度，并估算出銀河系的“體重”約為8050億個太陽質量。相關研究成果在線發(fā)表于《天體物理學報》。
研究年表
1750年—英國天文學家賴特（Wright Thomas）認為銀河系是扁平的。
1755年—德國哲學家康德提出了恒星和銀河之間可能會組成一個巨大的天體系統(tǒng)；隨后的德國數學家郎伯特（Lambert Johann heinrich）也提出了類似的假設。
1785年—英國天文學家威廉·赫歇耳用“數星星”的方法繪制了一張銀河圖，在赫歇耳的銀河圖里，銀河系是偏平的，被群星環(huán)繞，其長度為7000光年，寬1400光年。我們的太陽處在銀河系的中心，這是人類建立的第一個銀河系模型，它雖然很不完善，但使人類的視野從太陽系擴展到銀河系廣袤的恒星世界中。
1845年—羅斯勛爵發(fā)現第一個漩渦星系M51。
1852年—美國天文學家史帝芬．亞歷山大聲稱銀河系是一個旋渦星系，卻拿不出證據加以證明。
1869年—英國天文學作家理查．普洛托克提出相同的見解，但一樣無法證實。
1900年—荷蘭天文學作家科內利斯．伊斯頓公布銀河系漩渦結構圖，然而旋臂及銀心都畫錯了。
1904年，恒星光譜中電離鈣譜線的發(fā)現，揭示出星際物質的存在。隨后的分光和偏振研究，證認出星云中的氣體和塵埃成分。
1906年，卡普坦為了重新研究恒星世界的結構，提出了“選擇星區(qū)”計劃，后 人稱為“卡普坦選區(qū)”。他于1922年得出與F.W.赫歇耳的類似的模型，也是一個扁平系統(tǒng)，太陽居中，中心的恒星密集，邊緣稀疏。在假設沒有明顯星際消光的前提下，于1918年建立了銀河系透鏡形模型，太陽不在中心。到二十年代，沙普利模型已得到天文界公認。由于未計入星際消光效應，沙普利把銀河系估計過大。到1930年，特朗普勒證實星際物質存在后，這一偏差才得到糾正。
哈勃望遠鏡
1926年—瑞典天文學家林得·布拉德（Lindblad Bertil）分析出銀河系也在自轉。
1927年，荷蘭天文學家奧爾特定量地測出了銀河系的較差自轉，進一步證明太陽確實不在銀河系中心。
1929年—荷蘭天文學家巴特．博克計劃使用恒星計數法探測銀河系的結構，十多年后宣告失敗。
1931年—巴德于威爾遜山天文臺工作，并開始發(fā)展星族的概念。
1943年—威廉．摩根（William Morgan）與光譜學家飛利浦．基南共同發(fā)表一套完整的光譜圖集來描述各種不同光譜型和光度級的恒星之光譜特征，稱為MK（摩根—基南）分類系統(tǒng)。
1944年，巴德通過仙女星系的觀測，判明恒星可劃分為星族Ⅰ和星族Ⅱ兩種不同的星族。星族Ⅰ是年輕而富金屬的天體，分布在旋臂上，與星際物質成協(xié)。星族Ⅱ是年老而貧金屬的天體，沒有向銀道面集聚的趨向。
1947年—利用MK系統(tǒng)來描繪銀河系的旋臂。
1950年—用49個OB型單星及三個OB型星群的距離，無法顯現出清楚的旋臂結構。同時受到巴德的啟發(fā)改而觀測描繪銀河系中的HII區(qū)，并用位于其中的OB型星來定出距離。通過電波觀測，發(fā)現銀河系的星際空間存在著大量氣體，尤其是中性氫，它們幾乎遍布整個銀河系，這些氣體發(fā)射波長為21厘米的電波。當人們弄清楚了這些中性氫氣云在銀河系中的分布后，他們便推測了銀河系的大致形狀，認為那是一個旋窩星系。
1951年—科學家首次發(fā)現銀河系有3條旋臂。將HII區(qū)的位置畫在銀河系圖上，揭示了兩個旋臂，分別是獵戶臂及英仙臂，并在同年美國天文學會年會上發(fā)表，證明了銀河系屬于漩渦星系型態(tài)。
20世紀七八十年代，人們探測銀河系一氧化碳分子的分布，又發(fā)現了第四條旋臂，它跨越狐貍座和天鵝座。1976 年，兩位法國天文學家繪制出這四條旋臂在銀河系中的位置，分別是圓規(guī)座旋臂、盾牌座-半人馬座旋臂、人馬座旋臂和英仙座旋臂。
1971年英國天文學家林登·貝爾和馬丁·內斯分析了銀河系中心區(qū)的紅外觀測和其他性質，指出銀河系中心的能源應是一個黑洞。
1982年—美國天文學家賈納斯和艾德勒完成對銀河系434 個銀河星圖的圖表繪制，發(fā)表了每個星團的距離和年齡數字。他們發(fā)現，銀河系并沒有旋渦結構，而只是一小段一小段地零散旋臂，漩渦只是一種“幻影”，這里因為銀河系各處產生的恒星總是沿銀河系旋轉方向形成一種“串珠”。而不斷產生的新恒星連續(xù)地顯現著渦旋的幻影。
1989年—太陽離銀心到底有多遠？這個所謂的“銀心距”，對于銀河系來說，是個基本的和重要的參數。自1918年以后的70來年間，一直有人根據球狀星團的空間分布等方式進行探討。許多人設法運用不同的方式研究。科學家們得出的數值不相同，最小為2.28萬光年，最大為2.77萬光年。1989年得出的結果是2.44萬光年，上下可能各有3000光年的誤差。照這樣說來，太陽和太陽系天體都在銀河系中比較靠近中間的地方。
2004年—天文學家使用甚大望遠鏡（VLT）的紫外線視覺矩陣光譜儀進行的研究，首度在球狀星團NGC 6397的兩顆恒星內發(fā)現了鈹元素。這個發(fā)現讓他們將第一代恒星與第二代恒星交替的時間往前推進了2至3億年，因而估計球狀星團的年齡在134±8億歲，因此銀河系的年齡不會低于136±8億歲。
2005年—科學家用斯皮策（史匹哲）紅外太空望遠鏡對銀河系中心進行了一次全景式掃描，他們分析了掃描得到的數據后認為，銀河系的中心是一個棒狀結構。天文學家說，這個棒狀體長約2.7萬光年，比早先的猜測長7000光年，它所指的方向相對于太陽和銀心連線之間的夾角約為45°。這一研究成果證實了早先人們對銀河系形狀的猜想：銀河系不是一個簡單的旋渦星系，而是一個有棒狀星核的SBc棒旋星系（旋臂寬松的棒旋星系），總質量大約是太陽質量的6,000億至30,000億倍。有大約1000億顆恒星。銀河的盤面估計直徑為10萬光年，太陽至銀河中心的距離大約是2.6萬光年，盤面在中心向外凸起。
美麗的銀河系
2008年—另外一個令人關注的問題是“人馬座A*（Sagittarius A*）”：一個讓人困惑多年的位于銀心的射電發(fā)射源。天文學家一直懷疑那是存在于銀河系中心的巨大黑洞，但始終沒得到確鑿的證實。2008年，科學家宣布說，他們通過觀測證實銀心中的確存在著黑洞。科學家花了16年時間在智利的歐洲南方天文臺追蹤圍繞銀心運行的28顆恒星，從而證實了黑洞的存在，因為黑洞影響著這些恒星的運行。探測表明，這個名為“人馬座A*”的巨型黑洞，其質量是太陽的420萬倍，距離地球大約2.6萬光年。
黑洞
一幅由80萬張圖片組合成的銀河系照片，全長達55米，分辨率比此前最為清晰的銀河系照片高100倍。在這幅圖片的幫助下，科學家對銀河系進行了恒星計數，他們在計數后認為銀河系只兩條主要旋臂。在依據此項研究繪制的銀河全圖上，人們看到兩條源于核球的主旋臂，太陽依然位于銀河系接近邊緣的地方，它的具體位置是獵戶座旋臂的內側，這是一條小旋臂，處于人馬座臂和英仙座臂之間。人馬臂和矩尺臂絕大部分是氣體，只有少量恒星點綴其中。
2009年3月6日，美國用德爾塔ΙΙ型火箭發(fā)射了世界第一個專門用于尋找類地行星的空間望遠鏡——“開普勒”。其任務是尋找與地球相似的星球，解答“地球是否是孤獨的”這一歷史難題。如果發(fā)現許多類地行星，就意味著生命可能在銀河系內普遍存在。專家預計，“開普勒”可發(fā)現50顆以上的類地行星。5月14日，歐洲航天局的“赫歇爾”和“普朗克”空間望遠鏡由阿麗亞娜5—ECA型火箭發(fā)射升空，其觀測結果將顛覆人類對宇宙的認識。5月14日—18日，“阿特蘭蒂斯”號航天飛機航天員通過太空行走，順利完成了對哈勃空間望遠鏡進行第五次維修升級，哈勃的探測能力將增強70倍，工作壽命將延長到2014年。12月4日美國發(fā)表了繪制的最新紅外銀河系全景圖，該圖像是由80萬張斯皮策太空望遠鏡拍攝的圖片拼湊而成，全長37米。
2014年，科學家公布的最新的觀測數據顯示，銀河系的質量僅為仙女座的一半。這個研究結果來自一支國際研究小組，包括卡內基·梅隆大學的宇宙學家馬修·沃克，他們的研究論文發(fā)表在英國皇家天文學會的月刊上。論文指出，研究小組使用了一種全新的方法去測量星系的質量，比以往的測量方法更加精確。
2015年11月7日，關于銀心的最新觀測表明，銀河系的最核心部位基本上全部是由白矮星組成的，數量則至少在10萬顆上下。而和心中的核心，則是由大約70顆較大的白矮星組成的。至于如何觀測到更多的內容，科學家表示，需要靠下一代觀測設備，比如NASA正在建設的James Webb號天文望遠鏡來完成了。
2018年4月10日，美國國家航空航天局(NASA)消息，天文學家使用哈勃太空望遠鏡，首次精確測量了地球與宇宙中最古老天體系統(tǒng)之一——球狀星團NGC 6397的距離。
2019年3月，科學家們利用哈勃太空望遠鏡和蓋亞的觀測數據來對銀河系質量進行估計，得出的結果是約為1.5萬億太陽質量。10月6日，澳大利亞和美國研究團隊近來發(fā)現，銀河系中心的超大質量黑洞在350萬年前噴射出巨大能量束，像燈塔光束一樣沿兩極擴散形成兩個錐形噴發(fā)云。研究顯示，這種規(guī)模的爆炸強度只可能來自與人馬座A黑洞有關的核活動，這一黑洞質量大約是太陽的420萬倍。
仰望銀河系。
2020年03月25日，英國科學家，達勒姆大學天體物理學家艾麗絲·迪森及其同事利用銀河系附近星系，找到了銀河系的邊界。他們的最新研究顯示，銀河系的精確直徑為190萬光年，誤差不超過40萬光年（1光年等于94600億千米）。05月09日，國家天文臺消息，科研團隊利用郭守敬望遠鏡與歐空局蓋亞空間望遠鏡的觀測數據，在銀河系的獵戶座星云附近發(fā)現一個新的移動星群，共包含206顆成員星，其中74顆是主序前恒星，也就是中心氫尚未點燃的原恒星。天文學家表示，該移動星群的發(fā)現，為研究銀河系旋臂密度波驅使恒星聚集、從而觸發(fā)星云坍塌的可能性提供了觀測證據，對理解銀河系的形成、結構和演化具有重要意義。
2021年6月21日，據每日科技網報道稱銀河系有一個由幾十億顆恒星組成的棒旋結構，數據和分析發(fā)現，自這個棒旋結構誕生以來，它的自轉速度下降了四分之一。
2022年1月27日，國際權威期刊《自然》（Nature）雜志在線發(fā)表了一項研究成果。通過分析平方公里陣列（SKA）低頻先導望遠鏡的巡天觀測數據，中外天文學家首次在銀河系發(fā)現一顆具有超強磁場的新天體，距離太陽系約4200光年。
背景知識
穿過空間
在1977年，美國勞倫斯伯克萊國立實驗室的喬治·斯穆特等人，將微波探測器安裝在U-2偵察機上面，確切地測到了宇宙微波背景輻射的偶極異向性，大小為
，換算后，太陽系在宇宙中的運動速度約為
千米/秒，但這個速度，與太陽系繞行銀河系核的速度220 千米/秒方向相反，這代表銀河系核在宇宙中的速度，約為600千米/秒。
有鑒于此，許多天文學家相信銀河以600千米/秒的速度相對于鄰近被觀測到的星系在運動，大部分的估計值都在每秒130～1,000千米之間。如果銀河的確以600千米/秒的速度在運動，我們每天就會移動5,184萬千米，或是每年189 億公里。相較于太陽系內，每年移動的距離是地球與冥王星最接近時距離的4.5倍。
第四宇宙速度
所謂第四宇宙速度，是指在地球上發(fā)射的物體擺脫銀河系引力束縛，飛出銀河系所需的最小初始速度，約為
，這個數據是指在銀河系內絕大部分地方所需要的航行速度。但如充分利用太陽系的線速度以及地球的線速度，最低航行速度可減小為
。
未來情況
天文學家發(fā)現銀河系“比之前想象的要大”據英國廣播公司6日報道，由國際天文學家組成的研究小組發(fā)現，地球所在的銀河系比原來以為的要大，運轉的速度也更快。
天文學家利用在夏威夷、加勒比海地區(qū)和美國東北部的天文望遠鏡觀察得出結論，銀河系正以每小時90萬公里的速度轉動，比之前估計的快大約。
銀河系的體積也比之前預計的大左右。
科學家們指出，體積越大，與鄰近星系發(fā)生災難性撞擊的可能性也增大。
不過，即使發(fā)生也將是在20-30億年之后。
研究員表示，使用這個方法找出的數據更準確，比較以前的方式所需要的假定更小。
研究員還說，銀河系與仙女座星系（Andromeda Galaxy）的大小相當。
此前，科學家一直認為仙女座星系最大，銀河系只是仙女座星系的“小妹妹”。
研究員在美國加利福尼亞州第213屆美國太空學會會議上發(fā)表有關研究結果。
常用數據
銀河系
直徑
千秒差距
銀心方向：
太陽距銀心
千秒差距
北銀極：
太陽處銀河系旋轉速度
公里/秒
太陽處銀河系旋轉周期
年
相對于3K背景的運動速度
公里/秒
（朝向
方向）
銀河全景圖
銀河全景圖
人們驚奇地發(fā)現，如今想一覽銀河系已簡單到只要一點鼠標即可。其實，這張圖片展示的僅是地球天空中大約3%的區(qū)域，卻包含了銀河系里超過一半的星辰。
2003年升空的“斯皮策”太空望遠鏡已對從太陽系的小行星到可觀測宇宙邊緣的遙遠星系進行了逾10年的研究。在此期間，為完成銀河系的紅外圖像記錄，“斯皮策”已工作4142個小時。這是首次在一張巨幅全景圖上將所有星辰的圖片拼接再現。
我們的星系是個扁平的螺旋盤，太陽系位于其中一個螺旋臂上。當我們望向星系中心時，總能看到一個充滿星辰又塵土飛揚的區(qū)域。由于大量塵埃和氣體阻擋了可見光，因此在地球上無法直接用光學望遠鏡觀測到銀河系中心附近的區(qū)域。而由于紅外線的波長比可見光長，所以紅外望遠鏡“斯皮策”能穿透密集的塵埃并觀測到更遙遠的銀河系中心地帶。
天文學家根據獲取的數據繪制了一幅更精確的銀河系中心帶星圖，并指出銀河系比我們先前所想的更大一些。這些數據使科學家能建立起一個更全面立體的星系模型。
2020年4月，著名雜志《科學美國人》刊登了由美國科學院院士M·里德和該校天文與空間科學學院鄭興武教授聯(lián)合撰寫的封面文章，總結了由他們及德國馬普射電天文研究所K·門滕教授所領導的國際團隊歷經15年對銀河系結構的研究成果。該團隊用甚長基線干涉技術精確測量位于銀盤上近200個大質量恒星的距離和自行，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，繪制出尺度為
光年的全新銀河系結構圖。該圖是迄今最精確的銀河系結構圖。
銀河系質量
銀河系
為了得出這個結論，研究人員提出了一種新的方法來估算銀河系質量，來自哥倫比亞大學的博士Andreas Kupper負責本項研究。研究小組認為可以通過斯隆數字巡天觀測到由于銀河系質量所導致的波動現象，利用哥倫比亞大學的超級計算機模擬出多少質量能夠誘發(fā)如此規(guī)模的波動。當然其中還要考慮銀河系的自轉速度、不同球狀星團的位置等，這些因素對波動的產生有著一定的影響。
雖然我們對銀河系的質量有了進一步的理解，但科學家認為這個值仍然不太準確，因為銀河系的直徑還無法確定。計算使用了12萬光年的值，但有研究顯示銀河系的真實直徑可能達到180萬光年，部分物質與仙女座星系發(fā)生了重疊。
在銀河系附近還有大量的暗物質無法觀測，大多數恒星聚集在4萬光年的半徑內，之外幾乎完全是由暗物質統(tǒng)治，因此銀河系內還有許多無法觀測到的暗物質質量。科學家正在使用斯隆數字巡天，以便對銀河系內的恒星進行更加精確定位。銀河系的大小在宇宙中應當屬于中流水平，不會太“重”也不會太“瘦”，下一步科學家計劃繼續(xù)對銀河系質量進行研究，并與宇宙中的其他星系進行對比。
2020年，國際研究團隊利用美國國家航空航天局哈勃太空望遠鏡和歐洲航天局"蓋亞"探測器對銀河系進行了迄今最精確的"稱重"，認為銀河系質量大約相當于1.5萬億個太陽質量。在銀河系總質量中，約2000億顆恒星以及銀河系中心一個超大型的黑洞僅占很小的比例，大部分質量來自暗物質。這種看不見的神秘物質，就像宇宙的"腳手架"，把恒星固定在星系的某個位置。暗物質暈相對均勻的分布至距離銀河中心10萬秒差距處。銀河系的數學模型表明暗物質的質量是
。最近的研究表明質量范圍可以大到
，小到
。
星系觀測
銀河經過25個星座：天鵝座、天鷹座、狐貍座、天箭座、蛇夫座、盾牌座、人馬座、天蝎座、天壇座、矩尺座、豺狼座、南三角座、圓規(guī)座、蒼蠅座、南十字座、船帆座、船尾座、麒麟座、獵戶座、金牛座、雙子座、御夫座、英仙座、仙后座和蝎虎座
銀河在天空中明暗不一，寬窄不等。最窄只有，最寬約。然而，肉眼在天空各處看見的個別恒星，全都是銀河系的一部分。來自這條帶狀弧上的光，都是源自銀河平面上，肉眼不能解析的恒星和其它天體累積的光亮。對于北半球來說，銀河夏季星空的重要標志，以及由3顆亮星，即銀河兩岸的織女星、牛郎星和銀河之中的天津四所構成的“夏季大三角”。夏季的銀河由天蝎座東側向北伸展，橫貫天空，氣勢磅礴，極為壯美。但只能在沒有燈光干擾的野外（極限可視星等5.1以上）才能欣賞到。冬季的銀河很黯淡（在獵戶座與大犬座），但在天空中可以看到明亮的獵戶座，以及由天狼星、參宿四、南河三構成的明亮的“冬季大三角”。（注：此段所在視角均為北半球地區(qū)）
從地球觀看，銀河中心是銀河最亮的區(qū)域，其方向在人馬座。從人馬座，朦朧的白色光帶似乎傳遞到背面的御夫座。光帶然后繼續(xù)其余的路徑回到人馬座附近，將天球分成兩個大致相等的半球。銀河北極位于赤經 1249，赤緯 
，靠近周鼎一（后發(fā)座β）；銀河南極在玉夫座α附近。由于這種高傾斜度，在一年中不同的時間，銀河的弧出現在天空中的位置可以很高，也可以在很低。在地球上的北緯65度到南緯65度之間，銀河會一天經過觀測者的天頂兩次。
參考資料
[1]
銀河系體積比之前認為的要大50% · 騰訊科技[引用日期2015-12-02]
[2]
哈勃數據顯示銀河系核心由數萬顆白矮星組成 · 網易[引用日期2015-12-02]
[3]
科學家在銀河系盤的結構與尺度研究中獲進展 · 中國科學院[引用日期2015-04-11]
[4]
我們發(fā)現了銀河系里的“波浪” · 果殼網[引用日期2015-04-11]
[5]
哈勃望遠鏡意外發(fā)現銀河系“新鄰居” · 新華網[引用日期2019-02-07]
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