银河系的历史约有136亿年,质量是太阳的1.5万亿倍,直径约10万光年,厚度约为12000光年,包含1000亿至4000亿颗恒星。
20世纪初,科学家开始认识到,银河系中的恒星分布并不像一个平面。1953年,美国科学家贝蒂·米勒和威廉·摩根在分析大量恒星光谱后,发现银河系内部恒星呈带状分布,这些被称为“旋臂”,包括英仙座旋臂、猎户座臂、船底座—人马座旋臂和矩尺座旋臂。
通过射电波段的观测,科学家们绘制出更精确的图像,发现旋臂的形成与星际物质的密度有关。在旋臂区域,物质密集且明亮,这与密度波引力有联系。就像在雨天旋转雨伞,旋转的雨珠类似于银河的旋臂。
随着研究深入,科学家发现距我们约4000光年的人马臂有断裂带。这一区域的螺距角从正常的12°增加到60°,其中分布有天鹅星云、三叶星云、礁湖星云和鹰状星云,每片星云包含数十至数千颗恒星。
人马臂发生断裂的原因可能与旋臂内部的力学过程或星际介质影响有关。但由于科技限制,具体原因仍不清楚。
银河系是否因人马臂断裂而解体?根据蝴蝶效应理论,任何系统中的微小变化都可能引发不可预测的连锁反应。银河系的完整性受宇宙引力影响,断裂的出现可能导致恒星和气体云的不稳定。
一些科学家担心,这种断裂可能会扩散到其他旋臂,我们位于猎户座旋臂的区域乃至整个银河会发生重大变化,边缘恒星的高速运动产生的离心力极可能使星云飘散,不再保持旋涡状,不排除银河解体的可能。
然而,科学家们对“银河系解体”的担忧减少了。1998年,通过研究超新星,发现宇宙加速膨胀,暗能量这一不可见物质推助了这种膨胀。
除暗能量外,宇宙中还存在大量的暗物质,这些无法直接观测的物质是宇宙中普遍存在的。推测可见物质占4%,暗物质约占21%,暗能量约75%。
事实上,暗物质和暗能量自银河系诞生以来就起了作用,维持其结构。因此,人马臂的断裂不太可能导致银河系立即解体,或者这种风险暂时不大。理论上,30亿至40亿年后,银河系将与仙女座星系合并,那时人类或许已经实现星际航行,不必忧虑银河系的存亡。宇宙之大,总有新的适宜人类居住的星球等待探索。