關於銀河系的7個問題，我們對銀河系的了解少之又少

科學發展到今天，你或許會認為我們所在的星系——銀河系已經沒有什麼奧秘可言了，但你錯了，因為從它緻密的中心到它稀疏的外圍，我們對銀河系還有太多東西不了解。

驚人的是，其中一些奧秘之所以產生，純粹是因為它們就站在我們的宇宙家門口。例如，地球所在的位置使得我們在地面難以說清銀河系的旋臂究竟在哪裡，甚至就連銀河繫到底有多少條旋臂也不清楚。我們對於那些遙遠星系的了解，反而比自己所在的星系多得多。

為了查明地球的真正形狀，地理學家們曾奔赴全球進行調查。這樣的重任目前已由軌道衛星來擔當。人造衛星不僅揭示了我們在地面上根本看不見的地質結構和考古遺址，而且還把我們的視野延伸到了很寬很寬的範圍。

銀河系的反物質工廠

取100億噸反物質和100億噸物質，進行攪和。銀河系每秒鐘都在混合如此巨量的爆發性「雞尾酒」，從而產生了銀河系內部的一種溫暖的伽馬輻射光暈。在此過程中創造的每一個光子所攜帶的能量，都正好等於一個電子和它的反物質對應物——一個正電子的湮滅質量。但哪兒來這麼多的正電子呢?

包括可見光、紫外線、紅外線、X射線、無線電波以及其他能量的伽馬射線在內，大多數的星系輻射主要來源於銀河系的圓盤——明亮、短命的新恆星的誕生地。

但湮滅伽馬射線主要來自於銀河系那小得多的、鼓鼓的中心。這自然是一件怪事，科學家對此也有一些很奇怪的推測。例如，這些正電子可能是由衰變的暗物質或奇異的量子物質微型黑洞或纏繞的宇宙弦噴出的。但也可能是我們熟悉的東西。銀河系圓盤中的超新星爆發會產生放射性同位素，它們在衰變過程中會發射正電子。當它們從一顆伴星吸食材料大餐時，中子星和黑洞能製造反物質。這些天體中的一部分也住在銀河系中心，但它們只能解釋那裡可見的伽馬射線輻射量中的一部分。

如果銀河系的磁場能把正電子從銀盤(即銀河系圓盤)推進到銀河系中心(銀心)的鼓起里，那麼情況就不同了。這取決於磁場的基本形狀。而通過觀測來自於遙遠源頭的無線電波怎樣被極化，科學家就能知道這個形狀。這還取決於正電子能否在穿行數萬光年後才被湮滅。實際情況是否如此則很難探明，因為它取決於磁場的小規模細節以及星系際氣體，而現有的望遠鏡對它們都無能為力。

如果正電子真的能走這麼遠，那麼另一種可能性就出現了。它們可能來自於很久以前在銀河系中心黑洞(銀心黑洞)發生的事件。因缺乏燃料，銀心黑洞眼下很安靜。

但在數百萬年以前，它可能曾突然閃耀，輸出超大量正電子。這些正電子由銀心向外一路推進，從而創生一個球狀的湮滅暈。當然，在得到更詳盡的伽馬射線輻射圖之前，真相不可能大白。

銀河系真正的模樣

清朗之夜走到郊外，遠離城市燈火，你會看見一道奶白色的星帶橫跨夜空，它就是我們所在的島宇宙——銀河系。我們住在銀河系中，只要看穿恆星密集的銀盤，我們也就看到了銀河系。可是，如果從外面看，銀河系又是什麼模樣呢?

最簡潔的答案是：我們不知道。我們的望遠鏡揭開了其他星系的面紗，但自省卻複雜得多。我們認為自己居住在一個螺旋星系中，宇宙中到處散落著這樣的螺旋星系。然而，我們在銀盤中的低視角意味著：別說搞清楚銀河系旋臂是如何捲曲的，就連數清銀河系有多少條旋臂都很難。

星系際塵埃幫不了忙：它們擋住了我們的視線，使我們只能看到幾千光年遠，讓我們無法通過旋臂上的恆星來畫出遙遠旋臂的地圖。於是，我們只好追蹤氫原子云，它們會以一種大約為21厘米的典型波長發射無線電波。這種長波輻射能穿透塵埃，通過測量波長的改變(即多普勒頻移)，科學家就能算出氫雲向著我們而來或離開我們而去的速度。再把速度與星系不同部分應該有的旋轉方式作比較，就能確定氫雲的位置。

目前這方面已有的非成熟結果暗示，銀河系很複雜也很亂，有著多條旋臂。不過，這種認識飽受爭議。首先，科學家甚至對銀河系的旋轉方式都不很了解，而個體的氫雲並不一定遵從平均運動模式，於是不同的模型就產生了不同的銀河系地圖。而當我們朝著或離開銀心望去時，氫雲相對於我們幾乎完全是向著兩側運動，用多普勒頻移是無法確定它們的距離的。科學家只能以旋臂的部分來拼接旋臂的整體，這顯然有太多的主觀性。

另一種同樣有局限的繪圖法，是運用懸浮在銀河系內一部分區域周圍的一氧化碳氣體的無線電發射。這種方法已經揭示了銀河繫結構的更多細節，包括看來是新旋臂的結節。更好的圖標或許是星系際雲，那裡的水或甲醇分子充當激光，把微波輻射的窄窄譜線放大成明亮的點。這些「微波激射器」是如此集中，科學家能看見它們的位置怎樣隨著地球環繞太陽而移動，於是運用三角測量法算出了它們與地球之間的精確距離。雖然微波激射器對於繪製銀河系地圖來說遠遠不夠，但它們可用於測試來自於其他方法的結果。也許，微波激射器測距最終能揭開銀河系的真面目。

銀河系裡的五個怪物

麒麟座V838星

若干年前，這顆此前未得到辨識、距離地球大約20000光年的恆星在短時間內達到太陽亮度的100萬倍。次月，這一幕重現。4月再現。起初科學家以為它是一顆新星——從伴星那裡抽取氣體、直到在自己表面引發熱核爆發的白矮星。然而，新星不會在連續爆發三次後安靜下來。

那麼，它會不會是難得一見的巨星臨終閃耀呢?或者是兩顆恆星相撞時發出的驚叫呢?再或者是一顆恆星接連吞噬了三顆巨行星?科學家能夠確定的是，這輪三連爆的光線被附近的塵埃反射，並且以迅速變換的光殼包圍了這顆恆星，讓它成為名副其實的「宇宙佳麗」。

藍色另類　銀河系的球狀星團是由紅色、輕質和古老的恆星構成的球狀星群，其中大多數恆星的年齡都超過100億歲。

然而，球狀星團中的一些恆星卻閃耀藍白光，這暗示了某種炙熱、年輕而明亮的東西。科學家現在認為，這些「藍色另類」其實和它們的夥伴們同樣古老，但又以某種方式重返青春。一些藍色另類可能從一顆相鄰恆星抽走氣體，壓縮它們自己中心的核引擎，使自己燃燒得更快、更熱。另一些藍色另類則可能是恆星合併(兩顆較冷的紅色恆星聚合成一顆炙熱的藍白恆星)的後代。

人馬座A*　人馬座A*是位於銀心的一個無線電發射源，銀心被認為潛伏著—個質量為太陽的400萬倍的巨大黑洞。在一些星系中，這類黑洞可能是可怕的輻射源，隨著自己吞噬附近的恆星而閃耀可見光和x射線。銀心黑洞卻非如此。部分原因是人馬座A*的氣體供給量實在不足，因此它顯得昏暗，把氣體轉變為光和熱的效率看來很低。真相究竟如何，屆時銀心附近的一團氣雲可能會墜入銀心黑洞的魔爪。

S2　S2是一顆快速、緻密的藍白恆星，

其疑點可真不少。它圍繞銀心黑洞——人馬座A*的「一根須」運行，最高速度為每秒5000千米，也就是光速的2％。在S2與黑洞之間的距離上，黑洞的超巨大引力應該會在氣雲聚合形成新恆星之前把氣雲撕碎。雖然恆星可能會從平靜得多的誕生地向銀心遷徙，但S2是一顆明亮的年輕恆星，最大年齡不超過大約1000萬歲，在如此短暫的生命歷程里不可能已跋涉到銀心附近。

SDSS J102915+172927星

今天大多數恆星所包含的傳承自先輩恆星的重元素都不多，但這顆距離地球超過4000光年的恆星卻是個例外。幾乎純粹是由氫和氦所組成，只有0.00007％的其他成分。這與宇宙大爆炸之後浮現的原始物質相似。由於缺乏有助於氣雲冷卻、聚合的碳和氧，如此純凈的氣雲被認為只能形成巨大而短命的恆星。無人知道這顆怪星是怎麼形成的，或許它只是一顆超巨星在誕生期間甩出的一塊碎片，當時仍處於宇宙的黑暗時期。

銀河系的姊妹——仙女座

銀河系和仙女座(星系)是一對姊妹，巨大的螺旋主宰著它們各自的本星系群。兩者總質量相當，科學家一度以為它們是一對雙胞胎。但他們現在已經知道這兩姊妹的差異其實很大。相比之下，仙女座是更受寵的孩子，它更亮，圓盤更寬，其中心黑洞質量超過銀心黑洞的100倍。銀河系中點綴著大約150個明亮的星系「小玩意」——球狀星團，仙女座卻有超過400個這樣的小玩意。

科學家曾比較了仙女座、銀河系與更遙遠的星系，結果發現，仙女座是一個適應力很強的大螺旋，而銀河系卻是個另類——與大部分同類相比，它顯得很暗、很安靜。這也許是因為像仙女座這樣的典型螺旋星系在一生中經歷了多次與其他星系的碰撞，這些暴烈事件重組了仙女座的氣體，從而形成新恆星和球狀星團，還攪動並且把星系圓盤延展得更遠，可能還射發了一些氣體和恆星，導致它們墜入並餵養星系中心黑洞。

相比之下，銀河系的生涯必定未受到過大的紛擾。除了與一些小星系(例如銀河系正在吞噬的人馬矮星系)遭遇過之外，銀河系在過去100億年里都沒有大動蕩。或許這才是兩姊妹的最大不同。更動蕩的螺旋星系中有更多的超新星爆發和其他「風雲」，相對平靜的銀河系才尤其適合於複雜生命的存在。上述猜測也許看似瘋狂，但並非完全沒有可能。

銀河系的小夥伴

在銀河系的許多暗弱伴侶中，有兩個閃亮的例外——大、小麥哲倫雲，

它們是迄今已知的銀河系的兩大矮星系「隨員」。在這兩團複雜又活躍的巨「雲」里，恆星生生死死此起彼伏——正像1987年大麥哲倫雲中發生的超新星爆發所揭示的那樣。

銀河系有這兩個小夥伴看來還真不賴，問題是它們可能並不是銀河系的衛星星系。哈勃太空望遠鏡的觀測表明，這兩個矮星系正在以每年不到一百萬分之一度的速度在天空中爬行。這個速度聽上去很慢，但這兩個夥伴與銀河系的距離都超過150000光年，因此這個速度被翻譯成每秒鐘超過100千米，這樣的速度或許並非是銀河系的引力能束縛得了的。

銀河系在未來能否守住它的這兩個小夥伴，取決於它的總質量。銀河系的大部分質量被認為都存在於它周圍的暗物質暈中，這個暈延伸到明亮的銀河系圓盤之外很遠的地方。估算整個銀河系質量的最好辦法，就是追蹤那些在更穩定軌道中運行的較小的衛星星系的運動，看它們怎樣對銀河系的引力作出反應。但這類小星系比大、小麥哲倫雲都暗，運動也慢，也就是說很難追蹤到它們的運動。目前對銀河系質量的最佳估計是在太陽質量的1萬億倍至3萬億倍之間。

這就意味著至少有三種可能性。如果銀河系質量在估計值的上限，那麼它就應該能守得住這「兩朵雲」，它們可能在銀河系形成後已環繞了銀河系多次；如果銀河系質量在估計範圍的中間，「兩朵雲」可能就是首次接近銀河系，在今後幾億年中它們會逐漸遠離銀河系，之後又會回來，就像處在扁橢圓軌道上的彗星那樣；但如果銀河系質量處在估計值的下限，「兩朵雲」就只是銀河系的匆匆過客而已，最終我們不得不依依不捨地和它們說再見。

銀河系附近的看不見的「軍團」

10億年甚至更長時間裡，26個小星系緩慢環繞著銀河系踱步，看上去它們或許算得上銀河系的一幫忠誠追隨者。但科學家認為，銀河系的跟班應該是一隊大軍。這種期望建立在有關暗物質怎樣幫助形成星系的流行模型上。科學家迄今仍不知道暗物質的組成是什麼，但相信暗物質與一般物質之間的質量比是5比1。對早期宇宙的模擬顯示，暗物質的冷團塊吸引普通氣體形成首批星系構築單元。

這種理論在大規模上完全說得過去，模擬結果能複製宇宙中到處可見的星系及交替著空洞的海綿模式。然而，針對小規模的模擬卻顯示，在每一個大型螺旋星系的周圍，暗物質團塊都應該雕鑿出成千上萬個矮星系。

對於上述差異的一個可能的解釋是，暗物質既不冷也不是團塊，而是由不太容易形成小團狀的輕質量粒子組成的一種比較炙熱的氣體。或者，暗物質也許根本就不存在：如果引力強度會大範圍改變，那麼無需這麼多矮星系也照樣能完成暗物質能完成的事。

擺弄引力尚存爭議。一種不那麼極端的觀點是，那些小小的暗物質團塊的確存在，只不過我們看不見它們。

由於它們的引力太弱，氣體在許多恆星能夠形成之前可能就已被推到了外面。例如，一些巨星很可能在自己的兇猛熱量和爆發性死亡中炸得粉身碎骨。可惜這種理論難以模擬。而如果這種理念無誤，則有著驚人的含義：成千上萬個矮星系正排列在銀河系周圍——一個沒有失落、但不可見的軍團。

銀河系失落的超新星

幾十億光年外，在超過宇宙一半直徑的地方，科學家都看到過烈焰一般明亮的超新星。那麼，在銀河系自家後院為何卻見不到超新星?與類似的螺旋星系進行的比較暗示，銀河系每100年應該有3次恆星爆發，但在過去1000年中只看到了5次或6次這樣的爆發。

所有這些爆發都發生在我們周圍大約15000光年的範圍內，而銀盤直徑為100000光年。我們之所以沒看到更遙遠的爆發，理由很簡單：我們的低視角意味著銀盤的大部分都隱身於星系際塵埃後面。

隨著超新星的衝擊波向外推進並進入太空，

它會使粒子的能量升高而發射無線電波，塵埃不會吸收無線電波。科學家正在發現越來越多的這些超新星殘餘。若干年前，銀河系中心附近的一次超新星被算出是已知最年輕的超新星。其光線很可能在大約110年前到達地球，遺憾的是塵埃擋住了我們的視線。

讓問題變得更加複雜化的是，這些爆發都發生在創生恆星的複雜區域，那裡的離子化氣雲也在發射無線電波。科學家推測，超新星應該都在那兒，只是我們還沒有找到它們而已。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！