第一节星河璀璨——银河系
1.旋涡星河——银河系
有“地球之家”之称的银河系和我们关系密切，是人类最为熟知的宇宙星系。
银河系是地球和太阳所属的一个中型恒星系，因为它的主体部分投影在天球上的亮带被我国称为银河而得名。银河系约有2000多亿个恒星，由于距离太远而无法用肉眼辨认出来，因此看起来就像一条烟雾笼罩着的光带。银河系侧看像一个中心略鼓的大圆盘，整个圆盘的直径约为10万光年，盘内含有大量的星际尘埃和气体云，鼓起处为银心是恒心密集区，因而望去是白茫茫的一片。太阳位于据银河中心2.3万光年处。银河系俯视像一个巨大的旋涡，这个旋涡有四个旋臂组成。太阳位于一条叫做猎户臂的旋臂上，距离银河系中心约2.3万光年。
从远处看，银河系像一个体育锻炼用的大铁饼。大铁饼的直径有10万光年，相当于94608万亿千米，中间最厚的部分约12000光年。
银河系呈旋涡状，有4条螺旋状的旋臂从银河系中心均匀对称地延伸出来。银河系中心和4条旋臂都是恒星密集的地方。银河系整体做较差自转，太阳处自转速度约220千米/秒，太阳绕银心运转一周约2.5亿年。它的目视绝对星等为-20.5等，其总质量大约为太阳质量的1万亿倍，大到10倍于银河系全部恒星质量的总和。这是银河系中存在范围远远超出明亮恒星盘的暗物质的强有力证据。
银河系的年龄约为136亿岁，几乎与宇宙一样老。目前科学家的主流观点认为，银河系在宇宙诞生的大爆炸之后不久就诞生了。
用这种方法计算出，银河系的年龄大概为145亿岁，上下误差各有20多亿年。而科学界认为宇宙诞生的“大爆炸”大约发生在200亿年前。
2.发现之旅——银河系的由来
银河系的发现经历了漫长的过程。意大利科学家伽利略是第一个用望远镜发现银河由恒星组成的人。而后，托马斯·赖特、康德、约翰·朗伯等人认为，银河和全部恒星可能集合成一个巨大的恒星系统。
18世纪后期，威廉·赫歇尔用自制的反射望远镜进行了系统的恒星计数的观测。他计数了117600颗星，绘制了一幅扁而平、轮廓参差、太阳居其中心的银河系结构图。由于他不知道星际消光的存在，再加上作了恒星的光度都相同的简化假设，导致他的结论与事实相差甚远。威廉·赫歇尔死后，其子约翰·赫歇尔把恒星计数工作扩展到南半天，并绘制了全天星图。
1901年，卡普坦用统计视差的方法测定恒星的平均距离，求得银河系的直径为8000秒差距，厚2000秒差距，太阳居中，中心的恒星密集，边缘稀疏。1918年，沙普利提出了太阳不在中心的银河系透镜形模型。这项工作是建立在对造父变星的周光关系的研究的基础上。
20世纪20年代，银河系自转被发现以后，沙普利的银河系模型得到天文界的公认。但沙普利也未考虑星际消光效应，把银河系估计过大。1930年，这一偏差被特朗普勒纠正。
射电天文学诞生后，科学家利用中性氢21厘米谱线勾画出银河系旋涡结构，并发现太阳附近有三条旋臂。并用射电天文方法观测OH、CH、CN等多种星际分子，丰富了银河系的整体结构。
按大爆炸宇宙学假说，银河系是由100多亿年前的大爆炸出现的引力不稳定而逐步形成的。近年，人们还从恒星的形成和演化、元素丰度的变迁、银核的活动及其在演化中的地位等角度去探讨银河系的整体演化过程。20世纪60年代，林家翘等人提出的密度波理论，较好地说明了银河系旋涡结构的维持机制。
3.河汉扫描——银河系的特征和结构
（1）具体特征
银河系是太阳系所在的恒星系统，包括1200亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃。它的总质量是太阳质量的1400亿倍。在银河系里大多数的恒星集中在一个扁球状的空间范围内，扁球的形状好像铁饼。扁球体中间突出的部分叫“核球”，半径约为7000光年。核球的中部叫“银核”，四周叫“银盘”。
在银盘外面有一个更大的球形，那里星少，密度小，称为“银晕”，直径为7万光年。
银河系是一个旋涡星系，具有旋涡结构，即有一个银心和四个旋臂，旋臂相距4500光年。其各部分的旋转速度和周期，因距银心的远近而不同。太阳距银心约2.3万光年，以250千米/秒的速度绕银心运转，运转的周期约为2.5亿年。
银河系物质约90％集中在恒星内。恒星的种类繁多。按照恒星的物理性质、化学组成、空间分布和运动特征，恒星可以分为5个星族。最年轻的极端星族Ⅰ恒星主要分布在银盘里的旋臂上；最年老的极端星族Ⅱ恒星则主要分布在银晕里。恒星常聚集成团。除了大量的双星外，银河系里已发现了1000多个星团。
银河系里还有气体和尘埃，其含量约占银河系总质量的10％。
气体和尘埃的分布不均匀，有的聚集为星云，有的则散布在星际空间。
银河系核心部分，即银心或银核，是一个很特别的地方。它发出很强的射电、红外，X射线和γ射线辐射。据估计其质量可能达到太阳质量的250万倍。
银河系有4条旋臂，分别是人马臂、猎户臂、英仙臂、天鹅臂。
太阳位于猎户臂内侧。旋臂主要由星际物质构成。银河系也有自转。
太阳系以每秒250千米速度围绕银河中心旋转，旋转一周约2.2亿年。
银河系有两个伴星系：大麦哲伦星系和小麦哲伦星系。与银河系相对的称之为河外星系。
一般认为，银河系中的恒星多为双星或聚星。而最新发现证明，银河系的主序星中2/3都是单星。银河系螺旋手臂与之前所观测的结果大相径庭，原先银河系的四个主螺旋手臂，现只剩下两个主螺旋手臂，另外两个手臂处于未成形状态。
在像银河系这样的棒旋星系，主螺旋手臂包含着高密度恒星，能够诞生大量的新恒星，与星系中心的长恒星带清晰地连接在一起。
与之比较，未成形螺旋手臂所具有的高气体密度不足以形成恒星。
（2）总体结构
银河系的总体结构是：银河系物质的主要部分组成一个薄薄的圆盘，叫做银盘。银盘中心隆起的近似于球形的部分叫核球。在核球区域恒星高度密集，其中心有一个很小的致密区，称银核。银盘外面是一个范围更大、近于球状分布的系统。其中物质密度比银盘中低得多，叫作银晕。银晕外面还有银冕，它的物质分布大致也呈球形。
银河的盘面估计直径为100000光年，太阳至银河中心的距离大约是26000光年，盘面在中心向外凸起。
银河的中心有巨大的质量和紧密的结构，就像许多典型的星系一样，环绕银河系中心的天体，在轨道上的速度并不由与中心的距离和银河质量的分布来决定。在离开了核心凸起或是在外围，恒星的典型速度是每秒钟210千米～240千米之间。因此这些恒星绕行银河的周期只与轨道的长度有关。这与太阳系不同，在太阳系，距离不同就有不同的轨道速度对应着。
银河的棒状结构长约27000光年，以44±10度的角度横亘在太阳与银河中心之间。它主要由红色的恒星组成，可能都是年老的恒星。
银河的盘面被一个球状的银晕包围，估计直径在25万至40万光年。由于盘面上的气体和尘埃会吸收部分波长的电磁波，所以银晕的组成结构还不清楚。盘面(特别是旋臂)是恒星诞生的活跃区域，但是银晕中没有这些活动，疏散星团也主要出现在盘面上。
银河中大部分的质量是暗物质，形成的暗银晕估计有6000亿至3兆个太阳质量，以银河为中心被聚集着。
①银盘
银河系的银盘是在旋涡星系中，由恒星、尘埃和气体组成的扁平盘。