宇宙充满了令人震撼的巨大结构。它们所蕴含的能量远远超出我们最狂热的梦想。
然而，即使身处其中，从地球上也很难看到这些结构。
例如：找一个黑暗的地方，在那里你可以看到很多星星，当月亮升起较晚时——抬头看。一道宽阔的白色条带将横跨天空，从北部地平线延伸到几乎正上方，然后再向下到达南部地平线，它在天空中隐约发光，就像一条隐约可见的天河。
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那就是名副其实的银河。它在天空中延伸 360 度，形成一个连续的圆圈，像一个苍白的环一样环绕着地球。在冬季，可以看到它穿过熟悉的星座，如猎户座和双子座。但对于北半球的观测者来说，它在夏季最为明亮，也最容易被发现，那时它看起来像一条宽阔的光带，将天空一分为二。在天鹅座中最亮的恒星天津四附近，银河似乎一分为二，被一条黑暗的通道纵向分隔开来，这条通道诗意地（如果不是不祥地）被称为大裂谷。这条黑暗的裂缝一直延伸到南部地平线，同时银河本身也明显变宽，并在靠近人马座和天蝎座的地方凸起成一个块状斑点。
实际上，那是我在天空中最喜欢的景象之一。人马座通常被描绘成弓箭手，一个手持弓箭的半人马。但在现代人看来，这些星星可以出奇地像一个茶壶，传统的弓箭描绘的是壶嘴。事实上，银河的光芒看起来就像从茶壶中冒出的蒸汽，茶壶倾斜着，准备将沸水倒在天蝎座的尾巴上！
这当然是一种异想天开的解读。但是，一旦你亲眼看到它，你就会明白为什么古代人会将这天上的景象神话化。也许最著名的例子是希腊神话，其中赫拉将婴儿赫拉克勒斯从她的乳房推开，她的乳汁从地平线洒到地平线。罗马人称天空中的这个特征为 via lactea（“乳路”或“银河”），这是现代名称的由来。希腊人称之为 galaktikós kyklos（“银河圈”），这是术语“galaxy”（星系）的来源。称其为银河系，就像许多人所做的那样，有一种有趣的重复。（我的错：我也是有罪的。）
像许多其他星系，例如星系 NGC 6744（右），银河系也是一个螺旋星系。图片来源：ESO
但是，是什么导致了这种光芒呢？天文学家已经了解到，它给眼睛带来的微妙印象掩盖了它的真实本质。
几个世纪以来，许多观测者假设银河系柔和的光芒是来自无数恒星的集体光芒，这些恒星在天空中太微弱且彼此靠得太近，无法单独区分。但是，直到 1610 年，伽利略才通过将他的小型望远镜对准银河系，并发现它确实是由无数（当时）恒星组成的，从而证实了这一基本想法，结构的细节才变得清晰起来（请原谅我的双关语）。（现在我们知道它至少有 1000 亿颗恒星。）
银河系的真实形状——在其横跨天空的河流状路径中暗示——也提供了一个重要的线索。如果我们的星系是一个巨大的球形恒星结构，地球位于其中心附近，那么它的光芒将无处不在。但是，它看起来相对扁平的事实向 18 世纪的天文学家表明，银河系是一个盘状的恒星集合，更像一个薄饼而不是一个球体。
随着望远镜的改进，天文学家在天空中发现了许多小的螺旋状和椭圆状“星云”（来自拉丁语，意为“雾”或“薄雾”）。哲学家伊曼纽尔·康德等伟大的思想家推测，这些天体可能是“宇宙岛”，而银河系只是其中之一。但也可能这些星云只是银河系内部的小云团，而银河系构成了整个宇宙。
无论如何，问题仍然存在：我们在银河系中的什么位置？我们的太阳位于什么位置？为了找出答案，1785 年，天文学家威廉·赫歇尔和卡罗琳·赫歇尔兄妹使用了一种巧妙的方法：他们数了天空中各个部分的星星。他们假设，如果银河系是细长的，那么沿着其长轴方向的星星将比沿着其短轴方向的星星更丰富。他们根据这些观测结果绘制的地图显示，银河系是一个被压扁的墨迹，太阳位于中心附近。
在 20 世纪 20 年代，天文学家雅各布斯·卡普坦将这项研究向前推进了一步。他测量了恒星的速度和亮度，试图绘制更精确的地图。最终，他的工作结果与赫歇尔兄妹的结果基本一致。
然而，这两种方法都存在一个固有的误差：它们假设恒星之间的空间是空旷的。但是，星际空间中散布着不透明的宇宙尘埃云，这些尘埃云是由微小的岩石或烟尘物质颗粒组成的，它们阻挡了我们对远处物体的视线。将天鹅座中的银河系一分为二的大裂谷就是这些云团的庞大集合，它们在更遥远的恒星的映衬下显得轮廓分明。这些云团是恒星计数方法失败的原因：从星系中几乎任何一个视角来看，它们都会遮挡你的视线，并产生从中心附近向外看的错觉。实际上，太阳离银河系的中心并不特别近。相反，它几乎位于银河系盘面的中间位置。
在 20 世纪 20 年代，天文学家埃德温·哈勃和维斯托·斯利弗能够证明，一些螺旋星云和椭圆星云非常遥远，根本不在银河系内。康德是对的：这些星云确实是宇宙岛，而银河系只是其中之一。我们现在统称它们为星系——我们从我们自己的星系中推断出了这个名称。
从那时起，又过去了数十年，银河系形状的真正本质才变得清晰起来，那时射电天文学家开始测量我们星系中气体云的整体运动和距离。由于无线电波可以毫发无损地穿过尘埃，因此这些研究能够穿透大裂谷和其他阻挡星光的星际云所投下的阴影。它们揭示了我们的星系是一个巨大的圆盘，中间有一个中央凸起——也就是朝着人马座方向看到的那个块状斑点——周围环绕着星光闪烁的螺旋臂。天空中点缀着许多这样的螺旋星系，我们侧向观察到的螺旋星系反映了我们用肉眼在天空中看到的银河星带。现代测量表明，该圆盘的直径为 120,000 光年，这是一个巨大的尺寸。大多数恒星离地球非常遥远，以至于它们的视亮度只是它们真实光辉的无穷小的一部分。
因此，当你站在户外，欣赏头顶的银河时，请记住，你居住在一个巨大的螺旋星系尘埃弥漫的圆盘的恒星郊区，这个圆盘的直径超过一千兆公里，充满了数千亿颗恒星，甚至可能数万亿颗行星。而我们的宇宙家园只是散布在宇宙中的无数星系之一。令人惊叹的是，我们之所以知道这一切，仅仅是因为好奇的人们曾经仰望夜空，心想：“我想知道那淡淡的、模糊的光芒是什么？”