銀河系的恆星都是以U型軌道或W型軌道繞銀心運作？

1904年卡普坦宣布了一個涉及銀河系運動學的驚人結果。 他BP時正在聖路易斯參加世界博覽會，塞孟?紐康想請天文學家發表演講。「我想請卡普坦談談照相 巡天星表紐康說道，「但他打算講講別的東西。」這「別的 東西」就是後來亞瑟?愛丁頓所說的「卡普 坦的最偉大發現」：恆星傾向於朝著兩個相反方向中的一個而 運動，形成卡普坦所謂的星流。一個星流帶著全部恆星的大約 一半朝著沙普利後來證認為銀心的方向運動，另一個星流帶著 其餘的恆星背離銀心運動。卡普坦的星流不是穩定不變的，因 為同一個星流中所有恆星的運動狀態並不嚴格一致，但平均說 來，恆星確實跟隨所屬的星流前進，好像住在大城市北區的上 班族一大早紛紛朝南邊趕路一樣。

卡普坦實際上是在兩年前的1902年通過對自行的分析發 現星流的，但他覺得這個結果十分奇怪而沒有立即發表，他想 通過坎貝爾在利克天文台積累的視向速度資料來證實它。可是 坎貝爾十分吝嗇地守護著自己的資料，致使卡普坦只能利用科 學論文中已經發表的少數幾顆星的視向速度來檢驗他的發現。 雖然資料貧乏，但它們支持了存在兩個平行星流的思想，卡普 坦覺得已經有足夠的把握來宣布這一發現。

卡普坦發現的星流激勵其他科學家去尋找解釋。1907年 和1908年，德國天文學家卡爾?史瓦西)公 布了直到今天仍為天文學家採用的對星流的解釋。傑出而又多 才多藝的史瓦西早在16歲時就發表了科學論文，他持有廣泛 的科學見解。「數學、物理學、化學和天文學並肩前進1913 年他對柏林科學院這樣說，「哪一門落後了，它會趕上來；哪 一門超前了，它會帶動其他的前進。」今天，使史瓦西最出名 的是他1916年發表的一篇論文，其中他用愛因斯坦廣義相對 論描述了現在稱為黑洞的現象。

史瓦西對卡普坦工作的解釋具有決定性的意義，因為他證 明沒有必要用兩個星流來思考。他建立了一個坐標系，恆星在 空間穿行的速度在這個坐標系中分解為三個分速度。天文學家 今天稱這三個分速度為U、V和W，其中每個分速度垂直於另 外兩個。恆星的U速度是在從銀心向外的方向上的分速度；V 速度是在銀河系自轉方向上的分速度；W速度是朝向或者背 離銀道面的運動速率。例如，太陽的U速度為-9公里每秒， 表示它以這個速率向著銀河系中心運動；太陽的V速度為+ 12公里每秒，表示它繞銀河系公轉的速率比平均速率高得多； 太陽的W速度為+7公里每秒，表示它以這個速率朝上穿過銀 道面運動，

每一顆恆星都有其自己的U、V和W速度。史瓦西證明， 恆星的U速度趨向於比V速度大，V速度又趨向於比W速度 大。換言之，恆星通常沿U軸運動得最快。這種行為以卡普 坦的兩股星流的形式表現出來：具有正U速度的恆星遠離銀 心運動，而具有負U速度的恆星朝向銀心運動。比較小的V 和W速度只對這兩股主流起擾動作用。但按照史瓦西的觀點， 恆星並不分開成兩個星群。卡普坦的觀點有點像把所有的人截 然分成不是富有就是貧窮；而史瓦,西的觀點則類似於說收人在 不斷進行分配，富有和貧窮是兩個極端。

恆星的較高U速度是銀河系自轉的結果，但這不是顯而 易見的，天文學家在史瓦西完成其工作後過了 20年才承認它。 甚至卡普坦對他自己的發現所做的解釋也是錯誤的，因為他認 為恆星是以U速度繞銀河系公轉的。在他看來，一股星流的 恆星繞銀河系公轉是按順時針方向，另一股的恆星則按反時針 方向。