核心提示：1982年,美国天文学家贾纳斯和艾德勒完成了银河系434个银河星团的图表,发表了每个星团的距离和年龄.他们绘制了太阳附近年龄不超过2000万年的银河星团的分布图,从该图上根本看不出有什么旋涡结构,而只...
1982年,美国天文学家贾纳斯和艾德勒完成了银河系434个银河星团的图表,发表了每个星团的距离和年龄.他们绘制了太阳附近年龄不超过2000万年的银河星团的分布图,从该图上根本看不出有什么旋涡结构,而只有一小段、一小段与局部恒星形成有关的零散的旋臂,"旋涡"幻影来源于银河系复杂的旋转特性:在银盘中各处独自形成恒星的发源地,总有机会沿银河系的旋转方向形成"串珠",与此同时,也就出现了小段旋臂.虽然经过几千万年,银河星团中大质量的星几乎都死亡了,星团也不如原先那样明亮了,旋臂图象也就淡漠了,但新形成的年轻星团又继续显现出"幻影旋涡图案."
我们银河系究竟有没有旋涡结构?是大尺度的双臂结构或四臂结构,还是零散的,断续状的局部旋涡结构?不同天体成分形成的旋涡图案为什么不一致?这些未解之谜仍有待于天文工作者进一步地探索.
本世纪30年代,光学天文工作者开始解开银河系结构之谜,测知银心在人马座方向.经过20多年的努力,终于确认和描绘出太阳附近的三条旋臂:靠近银心方向的是人马座旋臂,太阳位于猎户座旋臂的内侧,再往外是英仙座旋臂.旋臂间距约为2千秒差距(太阳距银心约8千秒差距).旋臂内集中了较多年轻的大光度O型和B型星,以及电离氢(HⅡ)区等.在太阳系以南不远处,有一条亮星集中的带状区域,带长700秒差距,宽70秒差距,从猎户臂的下端伸出,指向银心,这就是有名的谷德带,带中约有20万颗星.
重要的一点是,看来太阳不是旋臀的成员.
1982年,天文学家又发现了银河系的第四条旋臂,该臂跨越狐狸座和天鹅座,距银心14千秒差距,即在太阳外侧约6千秒差距的地方,此臂由大小为60～80秒差距的许多分子云组成,形成串珠状.
旋涡结构由于星际气体和尘埃的消光作用,光学望远镜难以看到更远的恒星,值得庆幸的是,1950年,发现了星际氢原子(中性氢,常用HI表示)21厘米波长发射谱线,它帮了我们的大忙.遥远的21厘米(即频率为1420兆赫)
射电辐射,能够穿透"云山雾障"到达地球.但由于银河系的自转,按照多普勒效应,21厘米波长的氢谱线不仅变宽,而且还发生频率移动.谱线的频率移动值越大,就表示发出该谱线的射电源的相对视向速度越大,也就是说,该射电源离我们越远.
其次,如果射电源里面HI的含量越多,它们发射出的辐射强度也就越大.这样,从射电观测资料便可推算出,在所测方向上的星际中性氢的含量,以及它们到观测者的距离.
CO分子形成第四条旋臂遗憾的是,在比较浓密的星际云中,氢不再是以原子的状态存在,因而这些云不能利用21厘米氢谱线探测到.好在一些分子云中混杂有一气化碳(CO)分子,通过对它的探测,便可以知道一些星际云的分布情况.1970年,美国贝尔实验室的威尔逊等人,首先探测到波长为2.6毫米(频率为115271兆赫)的一氧化碳放射线.经过几年的努力,到80年代初,科学家基本搞清楚了一气化碳在银盘中的分布情况:和HI的分布情况不一样,一氧化碳分子基本上集中在距离银心12000～240000光年的一个扁圆形大环中,在距银心1700光年的地方密度最大,含有这种一氧化碳分子诞生恒星的冷云层厚约300光年.而HI的分布则是从距离银心12000光年的地方开始,一直延伸到银河系的边缘50000光年处,它的厚度也比一氧化碳的云层为厚.
从一些河外旋涡星系的照片可以看到:亮气体星云(电离氢区,HⅡ)主要沿旋臂分布.它们是旋涡结构极好的"示踪天体".在可见光和射电波段都能接收到它们的辐射,测量这些谱线的频移便可获得它们的视向速度.如果知道银河系的旋转曲线,还可推算出它们的距离.法国马赛天文台的Y.M和Y.P.乔治林对银河系中268个高激发的HⅡ区和360颗炽热星进行探测,于1976年发表了他们的观测结果,给出了银盘内高激发HⅡ区的分布情况,以及四个旋臂的位置.国际天文界认为这是银河系最好的旋涡结构图像.
