空中课堂｜银河系的艰难“认证”-每日焦点
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【资料图】
来到夏季，我们仰望星空时，头顶上方有一条南北走向的模糊光带横贯夜空，引人瞩目。这条泛白的光带，就是夏季星空的主角之一，银河。关于银河，大家都不陌生，盈盈一水间，脉脉不得语，诉说着牛郎织女凄美的爱情故事。
图1：夜空中瞩目的银河
现在我们已经知道，银河实际上是一个棒旋星系，主要由核球，银盘，旋臂，银晕等组成。苏轼有诗云：不识庐山真面目，只缘身在此山中。我们身处银河系中，是如何知道银河系的形状的呢？其实，人类对银河系的认识，还真的经历了一段曲折的认知历史。
18世纪末，英国天文学家威廉•赫歇尔经过长期坚持不懈的精密观测，用恒星计数的方法勾勒了一个银河系的轮廓，发现我们的银河系是一个以太阳为中心的扁平圆盘。他假设所有恒星本身都具有一样的光度，然后根据不同恒星的明暗，来推断它们与地球的距离。这种假设是相当粗糙的，并不正确，所以他错误地推断说太阳位于银心附近。
图2：1785年威廉赫歇尔观测绘制的银河系模型手稿（图中的Fig. 4）
到一战时期，美国天文学家沙普利研究了当时已经掌握的约100个星团。他假设这些星团在银河系中是均匀分布的，如果太阳是银河系的中心，那么从地球上看，这些星团在星空中应该是对称分布的。
然而沙普利发现球状星团整体是以人马座为中心呈球状分布的。他由此得出了一个在当时看来惊世骇俗的结论：银河系的中心在人马座方向，而太阳和整个太阳系都处于银河系的边缘，离银心较远，大约15kpc，这大大高估了银河系的范围。
图3：沙普利的银河系模型，黄色代表他观测的球状星团，黑色的加号代表太阳的位置。
不论是赫歇尔还是沙普利，他们描绘的银河系轮廓都是不准确的。导致他们错误的一个重要原因是他们都忽略了星际介质的消光作用。在赫歇尔的模型中可以看到，左侧有一个分叉，那就是对应的银心方向。银心处由于恒星密集，星际介质较多，消光最严重，导致赫歇尔观测到的银心方向恒星数目最少，也错误地以为我们就在银河系的中心附近。
球状星团多位于银晕中，受消光影响较小，所以沙普利比较准确的给出了太阳在银河系中的相对位置，及银河系的大致形状；但球状星团周围也是有星际介质的，忽略其消光，就会高估星团的距离，从而高估了银河系范围。
后来天文学家发现了星际介质对星光的衰减，认识到了星际消光的存在。随着三角视差观测精度的提高及消光的修正，并结合位置、距离、自行和视向速度等，天文学家才慢慢给出了现在银河系的三维结构。
图4：银河系的剖面示意图
（北京天文馆）
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