根据近些年的研究 , 银河系的直径最大可达20万光年 。那么 , 20万光年意味着什么呢?天文学家如何测出来的呢?
20万光年表示长度 , 即光在真空中前进20万年的距离 。光速是最快的速度 , 每秒将近30万公里 。既然以光速都要走20万年 , 人类又是如何在有限时间内知道银河系的直径呢?
诚然 , 光走20万光年的距离需要20万年的时间 , 但这不代表我们无法在短时间内测出这个距离 。在太阳系中 , 测定天体的距离时 , 可以向天体发射电磁波(也就是光) , 然后等待电磁波反射回来 , 通过测定时间差就能知道距离 。
然而 , 我们不可能以这样的方式来测定银河系的直径 , 等上20万年不现实 。再加上技术限制 , 用电磁波法来测量银河系直径更是天方夜谭 。天文学家有其他方法来测量银河系的大小 , 不需要等待漫长的时间就能测出 。
银河系的结构
通过观测银河系中的恒星分布以及河外星系 , 天文学家知道银河系是一个圆盘状的结构 , 中心部分有些隆起 , 并且太阳系远离银河系的中心 , 处在银河系的猎户臂上 。基于这些信息 , 只要测出太阳系与银心的距离 , 以及太阳系与背对银心方向的银河系边缘的距离 , 就能知道银河系的直径 。
因此 , 测量银河系的直径 , 就等于测量遥远恒星的距离 。恒星的测距方法通常包括三角视差法、主序星拟合法、造父变星法 。在测量银河系直径时 , 主要依赖于三角视差法和造父变星法 。
测距方法
三角视差法是一种几何方法 , 我们在某一时间观测一颗恒星的位置 , 半年后 , 地球转到太阳的另一侧 , 我们再观测这颗恒星的位置 , 其位置相对于背景恒星是不重合的 , 这会出现轻微的视差 。只要测出视差角 , 由于日地距离已知 , 根据三角函数即可算出距离 。天文学中最常用的长度单位“秒差距”就是来源于此 。
造父变星是一种特殊的恒星 , 它们的光度变化表现出稳定的周期性 。由于造父变星的光变周期和绝对星等之间存在直接的关系 , 只要测出造父变星的光变周期 , 就能知道它们的绝对星等 , 再结合它们的视星等 , 就能知道它们离我们有多远 。
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