假如被扔到了銀河系的某個角落,如何才能確定自己的位置?
首先我們要明確銀河系的某個角落都包括哪些範圍。像下面的所表示的,銀河系的範圍不僅僅只有扁平狀的銀盤和中間鼓起來的核球,更大的結構是把整個銀河系用球形包裹起來的銀暈(Halo),就是下面圖中右邊模模糊糊的一團。
如果有幸被扔到了銀暈裏某個距離核球和銀盤很遠的地點,那麼恭喜你,在你看來天空的很大一部分都被銀河系輝煌燦爛的旋臂結構所佔據了,用眼睛也能很輕易的分辨出你的“正下方”對應哪條臂的哪個位置,再結合銀河盤的直徑和傾角不難定出距離銀盤的高度。
如果是在銀盤上,情況有點複雜了,銀河在你看來就是天空中扁扁的一條帶子,就跟我們現在看到的一樣,用旋臂定位難度高了點,但是別忘了我們銀河系的兩個小夥伴 - 大麥哲倫星系和小麥哲倫星系。
作為銀河系的最大的兩個伴星系,它倆是天空中最容易辨認的雲霧狀天體,而且它們足夠明亮,在整個銀河系內都可見(被銀心擋住的地方除外)。如果銀河系別的地方存在另一個智慧文明,我相信它們一定也和人類一樣處於大小麥哲倫星系的照耀下。人們已經準確測定了這哥倆的距離、位置、直徑等等參數。你要做的只是實際測量一下它們倆在天空中的夾角,以及與銀盤的夾角、與銀河系中心方向(核球)的相對位置,剩下的事也就易如反掌了。
注意,到現在我們還沒有用上望遠鏡這個工具。
如果銀河旅行者所在的位置正好是在某顆行星的“北半球”,看不到大小麥哲倫星系怎麼辦呢?最好的定位工具是銀河系裏的球狀星團。原因有以下幾點:
銀河系裏的球狀星團總數是有限的,估計也就不到 200 個,人類已經觀測到了其中的絕大部分(超過 150,剩下的被銀心擋住了實在沒辦法),很多已經準確測定了直徑、距離、年齡、成員星數目、化學組成等等參數。
球狀星團幾乎均勻的分佈在整個銀暈裏,它們明亮到整個銀河系可見,而且特有的球形、緊緻的外形使得在天空中很容易與其它天體(河外星系、疏散星團)區分開(見下圖:球狀星團 NGC7006)。
3. 最重要的一點:正如沒有兩片紋理完全相同的葉子,沒有兩個球狀星團是一模一樣的(雖然它們看上去都差不多)。每個球狀星團的成員星在顏色 - 星等圖(CMD)上的分佈都各不相同,就像它們的指紋一樣。只要用望遠鏡的 CCD 相機加不同顏色的濾光片(假設有一套這樣的設備)對球狀星團拍照,做出顏色 - 星等圖(CMD),就可以與現有的觀測資料匹配上了。
下圖:8 個不同的球狀星團的顏色 - 星等圖
利用球狀星團的分佈進行定位,跟利用周圍幾十顆恆星的相對位置進行匹配,原理是一樣的,只不過後者所需要的全銀河系數千億顆恆星的準確位置,在今天仍然是不可能的任務。目前最完整的恆星距離數據來自歐空局的依巴谷天體測量衞星,也只不過測量了太陽附近一小片空間內恆星的三角視差,1000 光年多一點的地方,距離誤差就非常大了。要知道這 1000 光年還不到銀河系直徑的百分之一。而有位置數據的恆星,也就太陽周邊十幾萬顆,跟銀河系恆星總數相比是可以忽略不計的。
在銀盤裏數恆星找出附近的旋臂,難度也有點高了。銀河系主要的旋臂有幾條也就是最近十來年才搞清楚的事,而且是建立在海量觀測數據的基礎上。
用脈衝星定位的主意也跟用恆星類似,整個銀河系內脈衝星的數目有數十萬顆,而且不是每顆射電脈衝都恰好對着你。這個方法雖然比恆星計數簡單一些,但跟球狀星團比還是難度太大了。
總之作為合格的銀河系旅行者,不要忘了球狀星團才是你永遠不滅的燈塔。