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如果有一天畅游银河系,千万要记牢指路的这座灯塔

本帖由 漂亮的石头2015-06-25 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    假如被扔到了银河系的某个角落,如何才能确定自己的位置?

    [​IMG] 知乎用户

    首先我们要明确银河系的某个角落都包括哪些范围。像下面的所表示的,银河系的范围不仅仅只有扁平状的银盘和中间鼓起来的核球,更大的结构是把整个银河系用球形包裹起来的银晕(Halo),就是下面图中右边模模糊糊的一团。

    [​IMG]

    如果有幸被扔到了银晕里某个距离核球和银盘很远的地点,那么恭喜你,在你看来天空的很大一部分都被银河系辉煌灿烂的旋臂结构所占据了,用眼睛也能很轻易的分辨出你的“正下方”对应哪条臂的哪个位置,再结合银河盘的直径和倾角不难定出距离银盘的高度。

    如果是在银盘上,情况有点复杂了,银河在你看来就是天空中扁扁的一条带子,就跟我们现在看到的一样,用旋臂定位难度高了点,但是别忘了我们银河系的两个小伙伴 - 大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。

    [​IMG]

    作为银河系的最大的两个伴星系,它俩是天空中最容易辨认的云雾状天体,而且它们足够明亮,在整个银河系内都可见(被银心挡住的地方除外)。如果银河系别的地方存在另一个智慧文明,我相信它们一定也和人类一样处于大小麦哲伦星系的照耀下。人们已经准确测定了这哥俩的距离、位置、直径等等参数。你要做的只是实际测量一下它们俩在天空中的夹角,以及与银盘的夹角、与银河系中心方向(核球)的相对位置,剩下的事也就易如反掌了。

    注意,到现在我们还没有用上望远镜这个工具。

    如果银河旅行者所在的位置正好是在某颗行星的“北半球”,看不到大小麦哲伦星系怎么办呢?最好的定位工具是银河系里的球状星团。原因有以下几点:

    1. 银河系里的球状星团总数是有限的,估计也就不到 200 个,人类已经观测到了其中的绝大部分(超过 150,剩下的被银心挡住了实在没办法),很多已经准确测定了直径、距离、年龄、成员星数目、化学组成等等参数。
    2. 球状星团几乎均匀的分布在整个银晕里,它们明亮到整个银河系可见,而且特有的球形、紧致的外形使得在天空中很容易与其它天体(河外星系、疏散星团)区分开(见下图:球状星团 NGC7006)。

    [​IMG]

    3. 最重要的一点:正如没有两片纹理完全相同的叶子,没有两个球状星团是一模一样的(虽然它们看上去都差不多)。每个球状星团的成员星在颜色 - 星等图(CMD)上的分布都各不相同,就像它们的指纹一样。只要用望远镜的 CCD 相机加不同颜色的滤光片(假设有一套这样的设备)对球状星团拍照,做出颜色 - 星等图(CMD),就可以与现有的观测资料匹配上了。

    下图:8 个不同的球状星团的颜色 - 星等图

    [​IMG]

    利用球状星团的分布进行定位,跟利用周围几十颗恒星的相对位置进行匹配,原理是一样的,只不过后者所需要的全银河系数千亿颗恒星的准确位置,在今天仍然是不可能的任务。目前最完整的恒星距离数据来自欧空局的依巴谷天体测量卫星,也只不过测量了太阳附近一小片空间内恒星的三角视差,1000 光年多一点的地方,距离误差就非常大了。要知道这 1000 光年还不到银河系直径的百分之一。而有位置数据的恒星,也就太阳周边十几万颗,跟银河系恒星总数相比是可以忽略不计的。

    在银盘里数恒星找出附近的旋臂,难度也有点高了。银河系主要的旋臂有几条也就是最近十来年才搞清楚的事,而且是建立在海量观测数据的基础上。

    用脉冲星定位的主意也跟用恒星类似,整个银河系内脉冲星的数目有数十万颗,而且不是每颗射电脉冲都恰好对着你。这个方法虽然比恒星计数简单一些,但跟球状星团比还是难度太大了。

    总之作为合格的银河系旅行者,不要忘了球状星团才是你永远不灭的灯塔。

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