解析银河系可见结构 （I）

冯武鸣

文/craig crossen
编/喻园
本文结合天文理论和实际观测要点，详细解析了可见的银河系各部分结构。
关键词：银河系 旋臂 恒星云 深空天体
1.中心核球

从人马座和天蝎座的方向看，虽然银河系的中心被厚厚的尘埃云覆盖，但仍然可以看到银河系的4层结构。人马座大恒星云是可见带中可见的银河系最深结构，也是肉眼可见的最远银河系结构。它从人马座gamma和delta向北延伸了几度，并且在小型双筒望远镜中看起来非常漂亮：它就像明亮的火焰，在其中可以辨别出许多闪亮的恒星。实际上，它是银河核球的一部分。
要注意区分人马座大恒星云和人马座小恒星云，后者才是M24，而前者十分巨大以及明亮，网络流传的大多只有后者没有前者。


银河系中央气体和尘埃稀少，但是形成新恒星需要这些物质，因此核球不同于旋臂。没有明亮的年轻蓝色恒星，相反，核球中最明亮的恒星是K橙色巨星，因此在彩色照片中，大 人马恒星云呈显示为淡黄色斑点。
由于内旋臂上的灰尘，无法看到核球的大多数。如果可以看到整个核球，则应从天蝎的尾钩开始，延伸到小人马星云（M24），并向心延伸超过整个距离的一半。我们可以看到大人马恒星云，完全是因为银河系内部的尘埃中出现了一个很大的窗口。
其他类似的窗口使我们可以通过银河系的螺旋盘看到非常深的空间。我们可以通过另一个窗口窥视银河系中心区域的一部分。该窗口是天蝎座的尾巴，位于疏散星团M7的后面。在彩色图像中，M7周围的小恒星状星云略带黄色。它与北部的人马大恒星云相同。实际上，当我们观察到M7时，这个超过1000光年的天体被叠加在遥远的银河系核心上。
(下图还可见斑驳无名云、银河之爪)



在进行下一篇之前，先来复习一下旋臂。尽管各个版本有些出入，不过下面这个是最全的了。另一种版本的差别是南十字-盾牌旋臂被称为了半人马-盾牌旋臂，不过无关紧要。



2.矩尺臂

通过另一个星际尘埃中的窗户，我们可以看到在人马座方向第二最远的银河系结构：小人马恒星云或M24：它是一个矩形的亮点，从东北向西南延伸区域2X0.75。距人马座东北约2度。在双筒望远镜中，它不如人马大恒星云明亮，但7至10级的明亮恒星更丰富。 M24的距离估计为10,000光年-16000光年。这意味着它是银河系深部内部旋臂的突出部分：它在双筒望远镜中的出现证实了这一点，因为即使在距M24较远的地方，也有许多高光度超巨星能够用小型望远镜很容易分解：



M24可能是矩形臂的一部分，它是猎户-天鹅臂内部的第二个螺旋臂。一些研究人员将其称为盾牌-半人马旋臂，并使用“矩尺臂”来描述另一个更靠近银中心的小螺旋臂。 银河南端的明亮的矩尺恒星云（Norma Star Cloud - NGC 6067 and NGC 6188 (Rim Nebula)）和人马座以北的盾牌恒星云也可能位于矩尺臂中。
由于太南，矩尺恒星云不经常出现在视野中，但是本身是非常值得观测的。


矩尺恒星云


盾牌恒星云
3.人马-船底臂

从矩尺臂向外到太阳方向，下一条旋臂是人 马-船底臂，之所以取这个名字，是因为沿人马座 到船底座方向从东北到西南分布着许多大型的明亮发射星云和疏 散星团，包括人马座的M16（皇后星云或鹰状星云），M17（天鹅星云），M20 （三叶星云），人马座的M8（泻湖星云），人马座的M21和天蝎座天宫中的开放星团NGC 6231，开放星团NGC 6193和发射星云NGC 6188，开放星团NGC 4755（宝盒星团）和大型发射星云NGC 3372（又称船底座F）。所有这些发射星云都包含年轻恒星的星团或星协，尽管其中一些恒星被尘埃遮盖了。



尽管天蝎座尾部的NGC 6231距离美国北部和欧洲北部的观察者偏南，但仍然值得用双筒望远镜观察人马-船底的标志性天体。这是一个特殊的星团。它是银河系中O型巨星和超巨型恒星最多的星团之一。它的一个位置偏僻的成员是4.8等的天蝎座ζ1，在星团 南方约0.5度处。天羯座ζ1是一颗B1.5la+型超巨星。绝对星等为负8.8等左右（光度几乎为太阳的30 万倍）。
中心位于NGC 6231东北偏北1度。这是一个丰富的区域，通过双筒望远镜可以看到恒星的富集区，聚集了大量6-9等的恒星。这个开放星团的编号是Cr 316或Trumpler 24，实际上是Scorpio OB1最富集的一个偏远区域。协会的中心是NGC 6231。 人马座、天蝎座中的人马-船底臂的星团、星 云分布在4500光年和7000光年之间，这表明在这个方向上，旋臂的中心距离我们约5500光年。沿着旋臂，在更东北的位置，巨蛇座中的M16距离我们有点远，大约有6,500光年。在这里，人马-船底开始朝银河系内侧弯曲。弯曲旋臂的内边缘是 盾牌恒星云，人马-船底臂和矩尺臂在这里交汇。在它们的反方向，人马-船底臂的西南端上，船底 座F复合体距离我们约8000光年：但是在船底座eta方向的更远处，已经辨认出了其它一些人马-船 底臂的星协，因为在此处旋臂开始向银河系外侧弯曲，而在这个方向上我们可以看得很远。



4.猎户-天鹅臂内侧

人马座可见的银河系的第四个结构特征当然是我们自己的猎户-天鹅臂。它的内缘是由一系列尘云形成的“大暗隙”（Great Rift ）。它从东北的天津四延伸到西南的Alpha Centauri。
（图中还有天鹅座恒星云、北煤袋星云、漏斗星云 ）




猎户-天鹅臂的内缘也被标记为天蝎-半人马座星协，它包含大量明亮的恒星，从天蝎座的东北部穿过豺狼座和半人马座，一直延伸到西南部南十字。 这个星协的中心在豺狼座alpha和半人马 座zeta之间，距离我们550光年。它的形状很窄，高达700光年，“高度”（垂直于星系平面）是250光年，沿着我们的视线是400光年深。 虽然天蝎座的头部和心脏处的心宿二和其它几颗恒星属于 “大暗隙”尘埃云带的边缘，离我们很近，但 这个星协比“大暗隙”的尘埃云带更接近一些。除了红超巨星心宿二外，天蝎座半人马座的所有亮星都是B0，B1和B2型蓝星或巨星。 在双筒中，心宿二，以及分别位于其西北偏西和东南的银蓝色的天蝎座sigma、天蝎座τ，形成了强烈的颜色对比，特别令人震惊。 在望远镜的视场中可以同时看到三星。



双筒望远镜还可以看到明亮的球状星团M4，位于心宿二以西1.3度。 在10x50望远镜中，M4看起来像一个模糊的斑点。 它离我们有7200光年的距离，是离我们最近的两三个球状星团之一。 这也是人马-船底臂和我们之间的距离。 但球状星团太老了，不能作为银河臂的标志物。 旋臂变化很快，甚至可以在10亿年的时间尺度上消失和重新出现。 相比之下，河内绝大多数的球状星团和星系本身一样古老。
另外，M4于人马-船底臂中心西北约16度，是观测人马-船底臂的一个好起点。 另外，由于M4明显位于沿着银河系中心分布的尘云之外，因此该星团看起来比银河系的中心核球要明显得多。