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银河系的规模

2018年06月01日11时42分
   在研究和辩论螺旋星云的同时,银河系成为争议的讨论主题。在早期世纪20年代,大多数天文学家认为,银河系是与恒星的圆盘状的体系太阳中心附近,并沿一个轴厚边缘的距离只有约15000光年。这一观点基于统计学证据,涉及星计数和各种宇宙物体 - 开放星团,变星,二元系统和星际气体云的空间分布。所有这些物体似乎都在几千光年的距离内变薄。
   这个银河系的概念受到了挑战1917年Shapley发表了他的研究结果球状星团。他发现这些球状对称密集的恒星群与较接近的开放星团相比,在它们的分布上是不寻常的。虽然已知的开放星团集中在银河系明亮的带上,但除了星座 射手座的一般方向外,球状星团大部分不在这些区域,除了星座射手座的一般方向,其中有微弱的球状星团。Shapley关于这些恒星群的空间分布情节阐明了这一奇特的事实:球状星团的中心系统 - 一个巨大的几乎球形的云群 - 位于这个方向,距离太阳约3万光年。Shapley认为这个中心也必须是银河系的中心。他认为,球状星团在银河系的星盘周围形成了一个巨大的骨架,因此该系统比以前想象的要大得多,其总体测量距离约为10万光年。
   Shapley很大程度上通过使用造父变星和彗星,成功地首次可靠地确定了银河系的大小 RR Lyrae作为距离指标。他的方法基于Leavitt发现的PL关系,并假设所有这些变量具有相同的PL关系。正如他所看到的那样,这个假设在RR Lyrae恒星的情况下很可能是正确的,因为在任何给定的球状星团中,这种类型的所有变量都具有相同的表观亮度。如果所有RR Lyrae变量都具有相同的固有亮度,那么视在亮度的差异必定是由于与地球距离不同所致。开发确定变量距离的程序的最后一步是通过独立的方法计算少数这类恒星的距离,以便进行校准。Shapley无法利用三角视差方法,因为没有变量足够接近直接距离测量。然而,他依靠丹麦天文学家设计的技术Ejnar Hertzsprung可以通过测量它们的正确运动和太阳的径向速度来确定距离某些附近的场变量(即那些与任何特定星团不相关的场)的距离。基于长期观测的变量的正确运动的准确测量是可用的,并且太阳的径向速度可以容易地通过光谱测定。因此,通过利用这一数据并采用赫兹普隆的方法,沙普利能够在太阳附近获得造父变星的距离标度。
   夏普利将造父变星距离尺度的零点应用于他用威尔逊山152厘米(60英寸)望远镜研究的球状星团。其中一些群集包含RR Lyrae变量,对于这些Shapley可以从PL关系中直接计算距离。对于其他球状星团,他使用他在RR Lyrae恒星的亮度和最亮的红色恒星的亮度之间发现的关系进行距离测定。对于其他人,他使用了表观直径,他发现对于已知距离的团簇而言,它们是相对均匀的。最终结果是69个球状星团的距离目录。
   Shapley的工作让天文学家问自己某些问题:现有的恒星数据怎么会这么错?他们为什么不能在射手座这个距离我们三万光年的银河系中心看到什么?直到1930年,人们才知道星计数方法不正确的原因,当时利克天文台的天文学家罗伯特J.特鲁普勒在研究开放星团的时候发现,星际尘埃弥漫在银河系的平面上,遮蔽了超过几千个物体的物体光年。这样的尘埃使得系统的中心不可见,并使球状星团和螺旋星云看起来避开了银河系带。
   Shapley相信当地银河系统的巨大规模有助于将他置于关于其他星系争论的错误一面。他认为,如果银河系如此巨大,那么螺旋星云必须位于其中。两条证据加强了他的信念。其中之一已经被提及 - 仙女座仙女座如此耀眼以至于暗示仙女座星云绝对只有几百光年远。第二个是因为威尔逊山天文台Shapley的一位同事犯了一个非常奇怪的错误,阿德里安面包车Maanen。