測(cè)量、稱(chēng)重銀河系

銀河系是亮度適中的旋渦星系，包括2000億～4000億顆恒星，其中很多恒星都與我們的太陽(yáng)相似。我們的肉眼只能看到其中最近或者是最亮的大約6000顆恒星，因?yàn)槲覀兊囊暰€無(wú)法穿透遍及銀河系的塵埃和氣體云，它們遮擋住了更遙遠(yuǎn)恒星的光芒。盡管2000億已經(jīng)是個(gè)無(wú)法想象的巨大數(shù)字，但它僅僅是個(gè)開(kāi)始。天文學(xué)家相信在宇宙中存在著1000多億個(gè)星系。

銀河系中的恒星質(zhì)量大約為4000億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量；然而更多的質(zhì)量暗藏在暗物質(zhì)（見(jiàn)P51說(shuō)明）中，這些暗物質(zhì)的分布比恒星更加均勻，它們構(gòu)成了暗物質(zhì)暈，質(zhì)量至少為6000億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。對(duì)質(zhì)量的這一估計(jì)存在很大的不確定性，這種偏差源于天文學(xué)家對(duì)這種神秘物質(zhì)的質(zhì)量做出估計(jì)時(shí)無(wú)法克服的困難，因?yàn)檫@些暗物質(zhì)遠(yuǎn)在幾十萬(wàn)光年處，而天文學(xué)家對(duì)它們質(zhì)量的范圍和內(nèi)容幾乎一無(wú)所知。

銀河系可見(jiàn)光部分的直徑大約為100 000光年，厚度約1000光年。這個(gè)比例差不多剛好與老式的LP乙烯基磁盤(pán)相當(dāng)。銀河系的中央核球厚度約為10 000～12 000光年，整個(gè)球體作自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

由我們的太陽(yáng)、行星、衛(wèi)星、矮行星、小行星和彗星所組成的小小的太陽(yáng)系，位于銀河系的獵戶(hù)臂上，距離銀河系的中心大約26 000光年。

星系是漂浮在浩瀚宇宙海洋中的小島，每一個(gè)星系都是由無(wú)數(shù)顆恒星構(gòu)成的。

為了對(duì)銀河系的絕對(duì)尺度有個(gè)概念，我們來(lái)想象一個(gè)比例模型，模型中的1厘米代表1000萬(wàn)千米。在這個(gè)比例模型中，太陽(yáng)大約是一粒米粒那么大，地球則是顯微鏡下才能看清的一粒塵埃，距離太陽(yáng)大約15厘米遠(yuǎn)。整個(gè)太陽(yáng)系的直徑為12米，最近的恒星半人馬座比鄰星則是距離太陽(yáng)40千米遠(yuǎn)的另一粒米粒。但同樣在這個(gè)比例模型中，銀河的盤(pán)直徑將達(dá)到100萬(wàn)千米。我們?cè)阢y河系中的位置，就是遠(yuǎn)在1.5倍地月距離的扁盤(pán)上一粒米粒近旁，一顆只能在顯微鏡下看見(jiàn)的塵埃顆粒。

星系的一個(gè)令人驚詫不已的事實(shí)是，它們是如此的空曠。我們?cè)谏厦娴谋壤Ｐ椭幸呀?jīng)看到，縮小至米粒大小的恒星系統(tǒng)是如何分布在空曠的幾萬(wàn)千米范圍內(nèi)的，接下來(lái)讓我們?cè)僮隽硪淮蜗胂髮?shí)驗(yàn)，這次我們把整個(gè)太陽(yáng)系縮小為一顆米粒。想象把銀河系中所有的質(zhì)量集中在一個(gè)與太陽(yáng)密度相同的球內(nèi)（不要擔(dān)心怎樣才能實(shí)現(xiàn)，也不要想具體的操作者——這只是想象的樂(lè)趣）。那么這個(gè)質(zhì)量約為1萬(wàn)億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的球，直徑只稍稍大于太陽(yáng)到冥王星距離的兩倍，即150億千米。而整個(gè)銀河系的直徑（現(xiàn)在銀河系全空了）相當(dāng)于從意大利的米蘭到都靈的距離（140千米，只是1個(gè)多小時(shí)的車(chē)程）。星系確確實(shí)實(shí)很空曠。遠(yuǎn)在1.5倍地月距離的扁盤(pán)上一粒米粒近旁，一顆只能在顯微鏡下看見(jiàn)的塵埃顆?！@就是我們?cè)阢y河系中的位置。