天文学家怎么测出星河系的直径?

依据近些年的研究 , 星河系的直径最大可达20万光年 。那么,20万光年象征着什么呢?天文学家怎么测出来的呢?
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,每一秒将近30万千米 。既然以光速都要走20万年,人类又是怎么在有限时间内知道星河系的直径呢?
诚然,光走20万光年的距离需要20万年的时间,但这不代表咱们没法在短期内测出这个距离 。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 。
但是,咱们不可能以这样的方式来测定星河系的直径 , 等上20万年不现实 。再加之技术限制,用电磁波法来丈量星河系直径更是天方夜谭 。天文学家有其他办法来丈量星河系的大小,不需要等待漫长的时间就能测出 。
星河系的结构
通过观测星河系中的恒星散布以及河外星系,天文学家知道星河系是一个圆盘状的结构,中心部份有些隆起 , 并且太阳系远离星河系的中心,处在星河系的猎户臂上 。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星河系边沿的距离,就能知道星河系的直径 。
【天文学家怎么测出星河系的直径?】因而,丈量星河系的直径,就等于丈量遥远恒星的距离 。恒星的测距办法通常包含三角视差法、主序星拟合法、造父变星法 。在丈量星河系直径时,主要依赖于三角视差法和造父变星法 。
测距办法
三角视差法是一种几何办法,咱们在某一时间观测一颗恒星的位置,半年后,地球转到太阳的另外一侧,咱们再观测这颗恒星的位置,其位置相对于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,因为日地距离已知 , 依据三角函数便可算出距离 。天文学中最经常使用的长度单位“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不乱的周期性 。因为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,就能知道它们离咱们有多远 。
星河系的大小
目前,天文学家测出的星河系直径介于10万至20万光年,恒星盘厚度约2000光年,太阳系离银心大约2.6万光年 。另据估量,星河系中存在大约1000亿至4000亿颗恒星,恒星与恒星之间的平均距离约为4光年 。
除了了恒星和星云等普通物资以外,星河系中可能还存在着大量的暗物资 。这类神秘的物资笼罩着整个星河系 , 构成了被称为暗物资晕的结构,它从银心向外延伸可达30万光年 。暗物资的含量远超普通物资,它们发生的强大引力保持住了星河系的结构 。
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