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研究银河系的构造有两种方法。第一种是在天上各处数相同大小的区域中的星，这星数便成了统计研究的数据。应用这方法的第一人是威廉·赫歇耳爵士，他数过他的望远镜能见的全天3000个以上区域的星数。先假定某一方向星数多，便是某一方向星的范围广远，赫歇耳于是得到结论说，银河系的形状如磨盘，轴与银河平面成直角，直径按当时能用的比例尺是约6000光年。赫歇耳的系统太小，因为他的48厘米反射望远镜只能使他见到较近的星。这是第一次有计划的企图考察银河系。这种统计方法此后又应用了许多次，在望远镜与方法两方面都有一些改善后，这种计算现在是用在天空代表区域的照片上。最近的结果是由威尔逊天文台的西尔斯（Seares）在1928年宣布。
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第二种研究银河系构造的方法是测定全系统中各处物体的距离。很明显，如果我们得到了全系统中许多处的方向与距离，我们就可以造出一个代表它的形状和大小的模型来了。我们已知道不论何处出现了造父变星，就可测定其距离；而这种有用的星却散满了整个银河系。凭借造父变星的帮助，又利用一些天文学家新近发明的方法，银河系的考察现在进行得很快，哈佛天文台和别处许多天文台都做这工作。现在我们对于大银河系统的形状和大小有差不多完全的知识了，但大家的意见还有一些分歧。
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前面我们已经提到过球状星团系统的一个可靠的模型了。这些星团都对银河平面很对称地分布着，所包裹的空间直径约有20万光年以上。如果我们假定球状星团正做了银河系的轮廓，那么这系统的直径就有了20万光年了。其中心在人马座大星云的方向中。
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因为有许多河外星系都是旋涡星云状，所以也很容易想象我们的也是旋涡式的。这样认定时，人马座星云便是这旋涡各支与中心核的连接处——我们的太阳系只是一支中的较小集团，约在从中心到边界的中途。
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观测证明银河系和远处旋涡星云一样旋转。我们既然在这旋转中，便也要以每秒320千米的速率运动，现在的方向是仙王座。这种证据大概可以用来支持那种认为银河系是一个单独旋涡星系的见解。如果是这样，它便是已知星系中之最大的，比其他中间最大的还要大5倍。这种相差很使人起疑。
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大小麦哲伦云虽离银河很远，却比许多球状星团近。因它们接近南天极，北纬中部的人便看不见它们升到地平线上。大云约有8.6万光年远，直径有1万光年以上。小云略远一点，距离有9.5万光年，直径是6000光年。两者都可以被肉眼看成天上的光斑。用望远镜看来便发现它们都包含恒星、星团、星云，以及其他所有的我们熟悉的状貌。在大小方面，它们也像银河中的星云。假如它们在银河平面的话，我们就无从把它们从银河星云中区分出来的。它们的运动也使我们想到它们是和我们的银河系属于同一星系群。
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在赫歇耳开始做他著名的天界考察的前20余年，英国的莱特（Thomas
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Wright）已发表一种学说，以为这大星系的形状像一平扁圆盘。哲学家康德在1755年发表更进步的意见，他猜想星云是我们银河以外的遥远的星系——依这见解曾把它们叫做“岛宇宙”。但在当时，而且一直到不久以前，都没有方法测定这些物体的距离，因之也不能证实或否认这种见解。
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从前叫做星云的模糊物体，除了已证明为星团的以外，很清晰地分为两大类：第一类向银河一带聚集，这些都是“银河星云”或者说是真正的星云，已在前章中叙述过了；第二类散布全天，只除去银河附近没有，因为那儿它们被暗星云和银河平面中其他吸收物质遮蔽了。这些星云——旋涡星云也在内——称为河外星云。
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通俗天文学：和大师一起与宇宙对话（全彩四色珍藏版） [:1700937128]
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第二章 河外星系
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关于河外星系的确切知识是由哈佛的夏普利在1923年开始的。他证明天文学家熟知为NGC 6822的星云比银河系的任何部分都远得多。于是至少有一个“岛宇宙”成立了。这离银河系距离有62.5万光年，和麦哲伦云相似。
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第二步进展是赫伯尔为最近旋涡星云中单颗恒星摄影的成功。他用威尔逊山2.5米望远镜摄得的这些恒星照片中就发现了造父变星。它们的距离，因之连它们所属的旋涡星云的距离也一起在内，都可以测定了。必要的事只是要常常为这些旋涡星云摄影以便确定造父变星的周期。赫伯尔用这种方法进行以后，在1925年宣布了旋涡星云是远在银河以外的星系。
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图92 仙女座大旋涡星云
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“仙女座大星云”是旋涡星云中最明亮的，也是其中唯一能被肉眼清晰看见的。在秋冬的夜晚天空上，每一个熟悉飞马座大正方形的人都能很容易找到它。且假想这正方形是一勺子，勺柄向着东北。在勺柄第二颗星的东北一点，这大旋涡星云在肉眼看来便呈现为天上的长长的微弱光斑。用望远镜也看不出它的构造，可是照片中却很清楚地表示了出来。这是一平扁星云，它的边向我们约作15度的倾斜，肉眼看见的明亮核周围还有较暗的盘。仙女座旋涡星云的距离是80万光年。这是巨人星系。
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图93 旋涡星云M33
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在邻座三角座中，最近的旋涡星云M33差不多不能为肉眼所见了。虽然这星云比仙女座星云近了5%，它却更小些，因此也更暗些，它的直径是1.5万光年。三角座旋涡星云比较以平面对着我们，因此它的构造显得很清楚。从核的相反方向伸出分支向同一方向在同一平面上弯曲。
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估量起来，约有200万河外星系亮得可以为2.5米望远镜看见，其中大部分都是旋涡星云，它们的距离从不到100万光年到1.5亿光年。旋涡星云的直径平均约从5000光年到1万光年，这要看它们弯曲得紧不紧。它们对着我们的状况也互不相同，有的以面对着，如北斗附近的猎犬座的旋涡星云，有的以边对着。
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以边对着我们的旋涡星云像个纺锤。它的特色是一道暗带顺着纺锤，有时仿佛已把它分为两半。旋涡星云的这种中部暗带使我们想起我们自己的银河系中的黑暗尘云，尤其是银河中那道长的暗裂纹。用分光仪考察时，这些多少以边对我们的旋涡星云都在旋转着，正像我们由其平扁而推测的情形一样。仙女座旋涡星云核的自转周期约1600万年。
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并不是所有的河外星云都是旋涡状的，有一小部分这种星系是像麦哲伦云的。还有“椭圆星云”未曾分为单个的星，它们的盘面有的几乎圆了。有的成为很扁的椭圆形，而最扁的长轴两端竟拉长得像以边对我们的双重凸镜。
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银河系也像单个恒星一样相聚成群，那便是本星系群。已知的有40个星系群，其中包含的星系数目，有的只几个，有的有几百。在室女座邻近有一些好例证。最近在哈佛天文台研究的半人马座大星系群，其中包括了一些可与仙女座大星云相比的巨人星系。飞马座中一群星系曾被认为与我们的本星系群相似。
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在承认了河外星系以后的数年来，关于它们的情形已经知道不少了，未知道的也还是不少。实际上所有恒星引出的问题在星云上都又出现了。正像我们的周围的星都聚集于银河系中一样，我们可以推想银河系和本星系群也都属于更大的结构，一个超级系统。
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