银河系|百年前一场没有胜者的辩论( 三 )


至于当时发现的“螺旋状星云”(spiral nebulae),有许多人猜测那些可能是堪与银河系相比的恒星系统 。但是,沙普利觉得在我们自己银河系都已经这么大、恒星这么多的情况下,要去把那么多的螺旋状星云视为相当的结构是有困难的 。
换句话说,他认为这个宇宙已经容纳了一个这么庞大的银河系,恐怕无法再容纳其他那么多的相同系统 。但沙普利并不排除在银河系外面还会有别的恒星系统,但他认为当时还没观察到;而“螺旋状星云”应该就是一般星云,并不是在尺度上同银河系一样巨大的恒星系统 。
坚持传统方法的柯蒂斯
接下来轮到希伯·柯蒂斯(Heber D. Curtis,1872-1942)来陈述他的看法 。他针对沙普利的一个基本假设,“远处恒星的性质与太阳附近的恒星的性质相同”,认为这虽然合理,但未必正确 。我们真正能够用视差法明确了解的区域大约只有500光年 。而这所显示的结果就是每种光谱形态所对应的恒星亮度其实有相当大的范围,因此柯蒂斯不认为可以选用哪一种亮度的恒星来当距离的标准烛光,特别当你偏好亮星,认为这在遥远处也可被看见,这样就会造成取样上的偏差,所以应该还是用传统的恒星计数方式,拿普通的恒星来探讨,这样得出的结果会比较可靠 。
银河系|百年前一场没有胜者的辩论
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希伯·柯蒂斯丨来源:Wikicommons
他引用不同学者对银河系直径的估计,都在1.4万到6万光年之间,其中包括了沙普利在1915年得出的2万光年的结果 。
银河系中的成员有什么呢?恒星、星云、行星状星云和星团,但当时也发现有一种螺旋状星云,这似乎跟银河系的结构没有关系,因此柯蒂斯认为那有可能不是银河系的成员,而是在银河系外,说不定是跟我们的银河系类似的天体系统 。如果真是那样的话,说不定可以把我们的银河系模拟成那样的结构,也有漩涡臂 。虽然当时这方面的证据还不多,但并非不可能 。
柯提斯还称呼这些为岛宇宙(island universe),认为如果宇宙中还要容纳这么多同银河系相当的结构,那我们的银河系自然不可能太大,否则整个宇宙会庞大到令人难以想象的地步 。因此他认为银河系的直径不会超过3万光年,厚度大约5000光年 。我们当时所看到的天体,除了螺旋状星云之外,都是银河系的成员 。而各式各样的岛宇宙到我们的距离,从50万光年到1000万光年,甚至会更远 。
至于如果把星团视为银河系成员,为什么沙普利估计的距离会那么大?柯蒂斯认为那是因为它的基础假设有问题——把星团的大小视为相同、利用造父变星的变化周期与亮度关系、选用最亮的恒星来估计,这在当时其实是新的理论,观测证据还不充足(仅有11个样本) 。另有一些不符合沙普利预期的观测结果就被删除,没被纳入讨论范围 。因此柯蒂斯认为沙普利的方法存在问题,难以信赖,这方面还需要更多的数据才能够被拿来作为标准 。
银河系|百年前一场没有胜者的辩论
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漩涡状星系丨来源:NASA
柯蒂斯还引用当时利用多普勒效应观察到这些螺旋状星云都在高速远离我们的情况,除了银河盘面之外,任何方向都有,平均径向远离的速度高达1200 km/s 。他认为这样的速度与空间分布,没办法用银河系内的动力来维持,或者根本也没办法为银河系的空间所容纳,因此更强化那是发生在银河系外的结论 。
而从光谱上来看,也显示这些螺旋状星云跟银河系在整体上相当 。另外柯蒂斯猜测银河系要维持自身类似的漩涡状结构,可能还要有许多不发光的物质存在 。

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