天文

天文學家怎樣證實河外星系的存在?

河外星系
河外星系

1924年11月23日,美國天文學家哈勃在報紙撰文指出,仙女星云并非位于銀河系,而是其他星系,并且宇宙中存在眾多星系。這是人類第一次證實河外星系的存在。

成語“天外有天”,常用以描述人的認識或能力總是有限的,而認識事物的過程卻是無限的。在天文學上,“天”可以理解為“宇宙”,天文學即研究宇宙和天體的自然科學學科。人類對宇宙的認識過程已有數千年的歷史,其間有三個最重要的里程碑式事件:1543年波蘭天文學家哥白尼提出日心說,1785年英國天文學家威廉?赫歇爾建立第一個銀河系模型,以及1923年美國天文學家哈勃發現河外星系的存在。

在哥白尼時代,人們心目中的宇宙只限于太陽系,范圍僅為幾十天文單位,對太陽系外的恒星世界則不甚了解。赫歇爾把視野拓展到太陽系外,確認了由眾多恒星構成的銀河系的存在,尺度約10萬光年。那么,銀河系之外的宇宙又如何呢?

在赫歇爾嘗試確定銀河系結構之前,17世紀中葉,已有人注意到夜空中除了點狀的恒星外,還可看到一些外形頗不規則的云霧狀暗天體,并取名為星云。自然哲學家開始自問:“銀河是否已構成了整個宇宙?”在當時顯然沒人能給以正確的回答。

對事物的認識總會有一個過程。1750年英國人賴特猜想,有些星云可能是銀河系般的龐大恒星系統。1755年德國哲學家康德更明確提出,銀河系外存在無數個與銀河系類似的恒星系統(后人稱之為河外星系或星系),并明確指出,早先發現的仙女星云就是這樣的河外星系。賴特和康德的觀念也許可稱之為天才的猜想,但并無科學證據。那時,天文學家對星云的本質缺乏了解,更不知道它們在銀河系之內,還是位于銀河系之外。

銀河系及其近鄰星系

赫歇爾試圖通過實測來尋找答案。這位科學大師認為,如果經望遠鏡的放大后,星云能分解成一顆顆恒星,那么所觀測的星云就是星系,否則,星云便是銀河系內的云團。然而,觀測結果表明,一些星云確實能被分解為恒星,但也有不少星云在望遠鏡視場內仍是模糊一團,這使赫歇爾深感迷惑不解。赫歇爾這樣的大科學家,擁有當時世界上最大的望遠鏡,尚無法判斷,同時代的其他人,就更無所適從了。

實際上,赫歇爾的思路并非完全正確,因為那時的所謂“星云”包含了三類性質迥異的天體:銀河系內的氣體塵埃星云、銀河系內的星團,以及河外星系。赫歇爾的望遠鏡能分辨為恒星的“星云”,只是星團。而銀河系內的氣體塵埃星云,或者是河外星系,都是當時的望遠鏡無法分辨的。

此后的100多年內,關于“星云”的本質仍無明確的定論。1920年4月,美國科學院為此舉辦了一次題為“宇宙的尺度”的專題辯論會。會上,持對立觀點的兩位著名天文學家柯蒂斯和沙普利各抒己見,相持不下,最終也未能得出明確的結論性意見。問題的關鍵在于如何測定“星云”的距離:若觀測的“星云”同我們的距離遠大于銀河系的尺度,且又可分解為恒星,河外星系的存在便可得以肯定,否則“星云”便是銀河系內的天體。

天文學是一門觀測科學,天文學的發展史也就是它的主要觀測設備——望遠鏡的發展史。望遠鏡口徑越大,越能看到更暗的天體,分辨率也越高。為此,人們不斷追求建造更大的望遠鏡。隨著大口徑望遠鏡的面世,最終證實河外星系存在的時機歷史性地落在了哈勃的身上。

1917年,美國建成當時世界上最大的2.54米口徑反射望遠鏡。1923年10月5日,哈勃用這架望遠鏡觀測了仙女星云。在高分辨率照片上,仙女星云的外緣被分解成一顆顆恒星。哈勃在其中辨認出了一些造父變星。這些造父變星離我們的距離是可以測定的。經過仔細的核對和計算,哈勃據此推知仙女星云與我們相距約為100萬光年(現代結果為240萬光年)。盡管當時對銀河系的尺度還未取得一致的認識,但據各種估算它的大小不會超過30萬光年。因此,仙女星云遠在銀河系之外,無疑是一個河外星系,故應更名為“仙女星系”。這一年,哈勃才34歲。

哈勃的成就并非一朝一夕之功,他早年就對“星云”表現出極大興趣,做了許多細致的工作。他大膽地把“星云”分為“銀河星云”和“非銀河星云”兩類,但對自己觀點的表述頗為謹慎,還提醒別人不要輕易把“非銀河星云”理解為它們就處于銀河系之外。直到測出仙女星系的距離后,哈勃才確認了河外星系的存在。

今天,人們已確知宇宙中存在著上千億個星系,它們是宇宙物質結構形態的基本單元。對星系的研究已成為天文學的一個重要分支——星系天文學

3 條評論

  • 其實天體和星云都是力和能量的復制。了解更多的物質原理可以想象更多的復制世界。能量的方向永遠是走向極端的世界,~~~~

    • 能量與粒子極端世界關系的結果就是可以發生宇宙大爆炸。宇宙大爆炸后可以分解成的更小物質,以后這些物質可以會繼續分解嗎?我以為,這些物質的體征(或者說是對能量的反應屬性)是它們不會和以前一樣繼續吸收能量了,而是表現為粒子之間發生更大的排斥現象。這個世界的小粒子被宇宙大爆炸炸成相對以前更小的物質.按照能量和力的特性對粒子自身體積和形狀的繼續分解,(也就是力分解時候粒子對粒子的相互作用來分析),我以為粒子在宇宙大爆炸幾次后即可表現為排斥》(大于)吸收的特性。而粒子和粒子之間排斥的相互作用點(從微觀圖形分析)與(宇宙大爆炸分解前)相互吸收能量的作用點不一樣,可以表現為粒子群自轉反方向物質,也許這些現象就是科學界提出的“反物質”現象。因此,這個世界在經過宇宙大爆炸幾次后可以產生反物質。

    • 能量與粒子極端世界關系的結果就是可以發生宇宙大爆炸。宇宙大爆炸后可以分解成的更小物質,以后這些物質可以會繼續分解嗎?我以為,這些物質的體征(或者說是對能量的反應屬性)是它們不會和以前一樣繼續吸收能量了,而是表現為粒子之間發生更大的排斥現象。這個世界的小粒子被宇宙大爆炸炸成相對以前更小的物質.按照能量和力的特性對粒子自身體積和形狀的繼續分解,(也就是力分解時候粒子對粒子的相互作用來分析),我以為粒子在宇宙大爆炸幾次后即可表現為排斥》(大于)吸收的特性。而粒子和粒子之間排斥的相互作用點(從微觀圖形分析)與(宇宙大爆炸分解前)相互吸收能量的作用點不一樣,可以表現為粒子群成為反方向自轉的物質,也許這些現象就是科學界提出的“反物質”現象。因此,這個世界在經過宇宙大爆炸幾次后可以產生反物質。

說點兒什么...

快乐双彩开奖结果