第4單元：銀河系的結構與組成
一個螺旋星系裡包含了什麼 前一篇〈從銀河到銀河系〉，我們已經知道夜空中的銀河，其實是人類身在其中所看到的結果。接下來，自然要進一步理解：這個被稱為銀河系的天體結構，本身是由哪些部分所組成的？ 當我們不再只把夜空中的「銀河」視為一條橫跨天空的淡白色光帶，而開始將其理解為一個完整的天體系統之後，下一步自然便是進一步釐清：這個名為銀河系的螺旋星系，究竟由哪些結構所組成，又包含了哪些天體成員。銀河系並非單純的恆星集合，而是一個由多個尺度與性質不同的區域構成的複雜系統，這些結構與成員共同塑造了我們所處的宇宙環境。 銀河系的主體是一個極度扁平的盤狀結構，稱為銀河盤面，大多數恆星與星際物質集中於此；太陽就位於這個盤面之中，距離銀河中心約 2.6 萬光年，並不處於任何特殊或核心的位置。銀河盤中的恆星種類相當多樣，從像太陽這樣的中等質量恆星，到質量更小、壽命極長的紅矮星，以及壽命短暫但極為明亮的大質量恆星，都分布其中。許多恆星並非單獨存在，而是形成疏散星團，這些星團通常由數十到數千顆年輕恆星組成，彼此間的引力結合較為鬆散，常見於銀河盤內，是恆星誕生後的自然結果。 在恆星與恆星之間，銀河系並非空無一物，而是充滿了星際氣體與塵埃，統稱為星際介質。由分子氣體構成的分子雲，是新恆星形成的主要場所；當恆星誕生並開始影響周圍環境時，這些氣體可能被加熱或游離，形成以氣體本身發光為主的發射星雲。在其他區域中，星際塵埃並不發光，而是反射附近恆星的光，形成反射星雲；若塵埃密度更高，則會遮擋背景星光，呈現為暗星雲。隨著恆星在演化末期將物質拋回星際空間，氣體與塵埃得以不斷被補充，使星際介質再次參與新的恆星形成，讓銀河成為一個持續循環、仍在演化中的動態系統。 圖說：這張影像呈現銀河系盤面中大量星雲與星際塵埃的分布情形。畫面中可見紅色發光區域，主要來自被年輕大質量恆星所游離的氫氣雲，屬於恆星形成活躍的發射星雲；而暗色的塵埃結構，則為高密度的星際塵埃雲，會遮蔽背景恆星的可見光。這類星雲廣泛分布於銀河盤面之中，與螺旋臂的位置高度相關，是恆星誕生與星際物質循環的重要場域。透過不同波段的觀測，天文學家得以描繪銀河中氣體、塵埃與恆星形成區的立體結構，進一步理解銀河系作為一個仍持續演化的恆星形成系統。圖片來源：APOD 在銀河盤的中央，存在一個恆星密度顯著提高、結構相對厚實的核心區域，通常稱為銀河中央隆起。這個區域主要由較老的恆星所構成，與外圍盤面中年輕恆星較多的環境形成對比。在銀河系最核心的位置，則存在一個超大質量黑洞，這個黑洞雖然在物理性質上極為極端，對整個銀河的結構尺度而言，所佔的體積仍然非常微小。 包覆在銀河盤與中央隆起之外的，是尺度更為廣大的銀暈。銀暈中的恆星分布極為稀疏，並不集中於盤面，而是向四面八方延伸，形成一個立體包覆結構。許多球狀星團就分布在銀暈之中，球狀星團由數十萬顆老年恆星緊密組成，結構穩定，是研究銀河早期形成歷史的重要對象。從整體來看，銀暈的尺度遠大於銀河盤，卻因恆星密度低，在夜空中並不顯眼。 整體而言，銀河系是一個由多種結構與天體共同構成的複雜系統，包含了恆星、星團、星雲，以及廣泛分布的星際氣體與塵埃。而人類所居住的地球與太陽系，只是銀河盤中無數恆星系統之一。 圖說：此示意圖呈現銀河系的整體結構與尺度分布。銀河系的主體是一個扁平的盤狀結構（Disk），大多數恆星、星際氣體與塵埃集中於此，太陽也位於盤面之中，距離銀河中心約 8 千秒差距（8 kiloparsecs, 約 2.6 萬光年）。在盤面中央，恆星密度顯著提高，形成較為厚實的中央隆起（Central bulge），其最核心位置為銀河核（Galactic nucleus）。包覆在盤面與中央隆起之外的是尺度更為廣大的銀暈（Halo），其中分布著大量球狀星團（Globular clusters），主要由年老、金屬量低的恆星所組成。圖中標示的尺度顯示，銀河盤的直徑約為數萬光年，而銀暈則延伸至更大的空間範圍，構成銀河系的立體結構。圖片來源：Freedman et al., Universe (9th Edition) 當銀河系被拆解為不同的組成部分後，一個新的問題也隨之浮現。下一篇〈銀河系的地圖是怎麼畫出來的〉，將說明這樣龐大的結構，究竟是如何被測量與描繪出來的。 延伸閱讀：
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