銀河系結構的研究已有近二百年歷史,這是近代和現代天文學的活躍領域之一。1785年,F.W.赫歇耳第一個研究瞭銀河系結構,他用恒星計數方法得出銀河系恒星分佈為扁盤狀,太陽位於盤面中心的結論。1918年,沙普利研究球狀星團的空間分佈,得出銀河系內球狀星團系統的直徑為30千秒差距,發現太陽的位置並不在銀河系的中心。巴納德研究瞭赫歇耳資料指出銀河系中存在不發光的星際塵埃雲,主要分佈於銀道面。以後,中性氫21釐米譜線射電的探測,六十年代星際分子譜線的發現,紅外技術的的發展,都為銀河系結構的研究提供瞭強有力的工具。

銀河系主體側視圖

  銀河系總體結構大致如下:銀河系的物質(主要是恒星)密集部分組成一個圓盤,形狀有點像體育運動用的鐵餅,叫作銀盤。銀盤的中心平面叫作銀道面。銀盤中心隆起的球形部分叫銀河系核球。核球中心有一個很小的致密區,叫作銀核。銀盤外面是一個范圍廣大、近似球狀分佈的系統,叫作銀暈。其中的物質密度比銀盤中低得多。銀暈外面還有銀冕,也大致呈球形。

  銀盤直徑約25千秒差距。銀盤中間厚,外邊薄。中間部分的厚度大約2千秒差距。太陽附近銀盤厚度約1千秒差距。銀盤中有旋臂,這是盤內氣體塵埃和年輕的恒星集中的地方。旋臂內主要是極端星族I天體,如大量的O、B型星、金牛座T型變星、經典造父變星、銀河星團、超巨星、星協等。21厘米譜線的研究發現,中性氫高度集中於銀道面,尤其集中於旋臂內。銀河系內已發現有英仙臂、獵戶臂、人馬臂等,還有一條離銀心4千秒差距的旋臂叫作三千秒差距臂,正以約53公裡/秒速度向外膨脹。太陽在銀河系內位於獵戶臂附近,離銀心10千秒差距,在銀道面北8秒差距處。銀盤內主要是星族I的天體,除與旋臂有關的天體外,有晚於A型的主序星、新星、紅巨星、行星狀星雲及周期短於0.4天的天琴座RR型變星等等。

  核球是銀河系中心恒星密集的區域,長軸長4~5千秒差距,厚4千秒差距,結構復雜。核球的質量、密度、范圍都未確定。由於光學觀測受到星際消光的影響,射電、紅外觀測已成這一區域資料的主要來源。核球中主要是星族Ⅱ的天體,如天琴座RR型變星;也有星族I的天體,如M、K型巨星,近年還發現有分子雲。銀核發出強的射電、紅外和X射線輻射,它的物質狀態還不大清楚。銀河系中心方向的位置是:赤經17h42m29s,赤緯-28°59′18″(歷元1950.0)。

  包圍著銀盤的銀暈,直徑約30千秒差距,密度比銀盤小,主要由暈星族組成,有亞矮星、貧金屬星、紅巨星、長周期天琴座RR型變星和球狀星團等等。在恒星分佈區之外,還存在一個巨大的大致呈球形的射電輻射區,稱為銀冕。

  銀河系有一、二千億顆恒星,其相當大一部分是成群成團分佈的,它們組成瞭雙星、聚星、星協和星團。太陽附近,主要由B型星組成一個獨特的恒星系統,叫作本星團或谷德帶。它在天球上構成與銀道面成16°的大圓,其本質還未完全確定。銀河系內,除恒星外,還存在大量彌漫物質,即氣體和塵埃。它們除聚成星際雲,高度集中分佈於銀道面附近外,還廣泛散佈在星際空間,彌漫物質的密度為10-2010-25克/厘米3。恒星與星際物質間進行物質交換。各類不穩定的星體通過爆發把物質拋射到星際空間。星際雲在一定條件下可以凝聚成恒星,星際物質也能被恒星吸積。星際物質的化學成分與恒星大氣相近,主要是氫。塵埃的質量平均為氣體的1/10。

  

參考書目

 戴文賽編著:《恒星天文學》,科學出版社,北京,1965。

 A.Blaauw and M.Schmidt eds,Galactic Structure,Stars and stellar systems,Vol.V,Univ.of ChicagoPress,Chicago,1965.