第五节 对银河系认识的发展

使用望远镜观测后，人们很快发现天上的银河原来主要是恒星的密集带。随着恒星自行的确认和恒星视向速度的测得，人们又知道几乎所有的恒星都是广阔三维空间内不断运动着的天体。那么，这些天体彼此之间有没有什么关系，它们是否组成一个大的系统？便自然成为人们下一步所要探讨的重要课题。

18世纪初期以后，一些探索恒星世界奥秘的先驱者们纷纷提出了有关猜测。其中较为著名的是德国哲学家康德（I．Kant）于1755年发表的见解。他认为人们所看到的绝大部分恒星都在以银河为“共同平面”的两边集中，只有少数恒星远离这个平面，而所有这些恒星和银河则共同组成了一个“新的更大的系统”。

首先对有关恒星世界结构体系的预见进行观测检验的是著名英国天文学家威廉·赫歇耳。他使用自制的一架口径为46cm的反射望远镜，选定许多特定的天区进行观测。在1083次观测中，他一共数了683个天区中的117 600颗恒星，并根据各个恒星的亮暗程度估计了它们的距离，于1785年获得了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居中的银河系结构图。从而首次通过观测证明了人们常见的乳白色银河和散布于天空的绝大多数恒星确实构成了一个更大的天体系统——银河系。虽然赫歇尔证实银河系存在的独到见解是来之不易的，但由于当时所求的恒星距离误差过大等原因，他对银河系结构的具体见解，除“银河的直径大约是其厚度的5倍”基本正确以外，其余关于对银河系绝对大小的估计以及太阳位于银河系中心等见解则是不正确的。

1917年，美国天文学家沙普利（H．Shapley）利用威尔逊山天文台的2.5m反射望远镜，观测当时已知的将近100个球状星团中的造父变星。由于一定周期的造父变星不论在哪个星团里都有同样的光度，这就可以通过测量周期来确定造父变星的光度，进而求得相关球状星团的距离。结果表明约有1/3的球状星团位于只占天空面积2％的人马座内，其余的则基本上位于以人马座为中心的半个天球上。他认为球状星团分布的这种表面上的不对称性，正是由于我们的太阳不在银河系中心所造成的。这就否定了100多年来太阳位于银河系中心的传统观念，为建立银河系的正确图像又跨出了重要的一步。

但是，大多数天文学家在当时并不相信沙普利的上述见解。直到1927年，著名荷兰天文学家奥尔特（J．H．Oort）通过对恒星自行和视向速度的定量研究，导出了银河系自转的理论，证明太阳不过是绕银河系中心（银心）高速运转的普通恒星，而银心则的确在人马座方向离太阳数万光年处，这样，沙普利的论断才得到广泛的承认。

根据现代观测数据所做的银河系的模型如图4．9。图上的边界线是把银河系大多数恒星包括在内的轮廓线。左边是侧视图，从这个方向看到的银河系外形像是两个口对口放置的圆盘；右边是俯视图，是银河系中心面（银盘）的投影面。由图可见，太阳的位置靠近中心面，且距银心 8500秒差距（约27710光年）；而中心面的总直径的数量级则为 25 000秒差距（约81 500光年），这比用三角法测出的邻近恒星的距离又扩大了万倍以上。银河系要长期保持这种扁平的形状，银盘必须快速旋转。我们的太阳正在以大约220km/s的速度绕银心旋转就是一个明显例证。对于更具体的银河系旋涡结构，则要结合射电天文观测资料才能全面地勾画出来。