宇宙10︱宇宙就是银河系,外面啥也没有?20世纪天文学大辩论( 二 )


宇宙10︱宇宙就是银河系,外面啥也没有?20世纪天文学大辩论
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所以关于这个问题的分歧直到20世纪20年代的时候都没有解决 , 那么在1920年的4月 , 位于美国华盛顿的科学院就组织了一场辩论会 , 把双方代表沙普利和柯蒂斯都请到了场 , 让双方就这个问题发表自己的看法 , 这就是天文学史上最著名的“大辩论” 。
很多人都知道爱因斯坦和玻尔的世纪论战 , 但是很少有人知道天文学的世纪论战 , 好 , 下面我就简单地说下 , 双方都围绕哪些话题进行了争论 。
宇宙10︱宇宙就是银河系,外面啥也没有?20世纪天文学大辩论
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首先争论的一个点是 , M101风车星系 , 沙普利说 , 根据多年以来人们对M101内部旋转状况的观察表明 , 它不可能是一个和银河系大小相当的星系 , 不然的话它边缘物质的运动速度将超过光速 。
我们现在看到是1916年发表在《美国国家科学学会杂志》上的一篇论文《螺旋状星云M101内部运动的初步证据》中的一张照片 , 其中的箭头代表了里面的天体每年平均移动的幅度和方向 , 据此沙普利就判断M101星云不可能是一个星系 。
那么柯蒂斯就说 , 对M101的观察可能存在巨大的误差 , 而且在其他的螺旋星云并没有发现这种情况 。
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第二个争论的点是M31星云 , 我们知道这是仙女座星系 , 那么柯蒂斯就说 , 我们在M31附近发现新星的概率要高于其他天区 , 而且在其他天区出现的新星亮度看起来都差不多 , 但是在M31附近的新星就暗了许多 , 那么柯蒂斯就认为 , M31是一个和银河系差不多的星系 , 而且距离我们很远 , 这就能解释以上的现象了 。
宇宙10︱宇宙就是银河系,外面啥也没有?20世纪天文学大辩论
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第三个争论的点是 , 如果螺旋星云只是银河系内的原恒星的话 , 那么为什么我们看到的螺旋星云都在银河系的盘面以外 , 按理来说 , 盘面内的气体更加丰富 , 形成恒星的速度更快、数量更多 , 应该能看到更多的螺旋星云 。
所以柯蒂斯就说 , 螺旋星云就是远离银河系的星系 , 并不是在银河系内形成的原恒星 , 而银河系的盘面就挡住了遥远星系的光线 , 所以我们看不到盘面区域有螺旋星云 。
那么沙普利就反驳说 , 银河系的盘面有螺旋星云 , 只是盘面内的恒星太亮 , 再加上中性气体、尘埃的遮挡 , 这才看不见盘面的星云了 。
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(图;斯莱弗当时的测量结果)
第四个争论的点是当时最新的观测数据 , 1912年一个叫斯莱弗的天文学家就通过分析各大星云的光谱就发现 , 大部分的星云运动速度非常快 , 超快过了银河系内的其他天体 , 而且在它研究的15个星云中 , 只有两个星云的光谱发生了蓝移 , 其余的都出现了不同程度的红移 , 这说明这些星云正在远离我们 。
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那么他是如何知道这些星系相对于我们的速度的?这就要说到光谱学了 。 光谱学的发展可以追溯到牛顿的身上 , 当年他就拿着三棱镜把太阳光分解成了七色光 , 但是他并没有发现在太阳的光谱中还隐藏着巨大的秘密 。
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(图:太阳光谱中的吸收线)
1816年德国的一个镜片制造商夫琅和费就发现 , 在太阳光谱中有一系列的暗线 , 但他当时并没有搞懂这些暗线是咋来的 , 但这些暗线后来被称为夫琅禾费线 。