冬季银河:从英仙座到船尾座以外

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本文中，我们将介绍高悬于北半球冬季夜空的从船底座到矩尺座的银河最南段。

在2月上半月里的每个前半夜和下半月里的每个黎明前，只要天气好，北半球中纬地区的观测者就能看到朦胧而黯淡的银河。它如同一条巨大的光带，穿过北天低空的仙王座，往上延伸至西北方向的仙后座和英仙座，一直到天顶附近的御夫座。从御夫座开始，冬季的银河转而向下延伸至双子座和猎户座之间，经过黯淡的麒麟座，越过大犬座的背部，最后到达东南方低空中的船尾座，消失于朦胧的地平线上。在接下来的几个小时里，船尾座在南方缓慢升起，而其余部分的银河拱桥则向西方地平缓缓下落。

不过，你可能看不到这样的景象，除非在纯净的暗夜空下。与夏季和初秋的明亮银河不同，冬季银河只是一条黯淡的光带。此外，它没有明显的边缘，也没有明亮的恒星星云或黑暗的尘埃结构。充其量你可以看到稍亮一些的天区，其中最亮的部分位于御夫座中部、麒麟座中部和船尾座。

夏季银河与冬季银河的外观之所以不同，究其根本是因为在夏季，我们是在瞭望银河系内侧方向，所见的是富含尘埃和恒星的银河系中心区域。而冬季正好相反，我们是背离银河系中央向外看，视线所及是我们这个旋涡星系较薄的外银盘。银河系的中心（银经和银纬皆为0度）位于人马座的最西侧，而反银心（银经180度、银纬0度）则位于金牛座和双子座的边界，金牛座β（五车五）以东3.5度处。十分巧合的是，反银心正好在另一个特殊的空间点——黄道最北点——以西6度处。

在上面这幅全天星图对应的时刻，反银心位于北半球中纬地区观测者的天顶附近。所以，当你面向西站立时，银经90度在你的右边，靠近天鹅

座的天津四，位于地平圈北点附近。这个方向就是银河系自转的方向，太阳附近的恒星正是朝着天津四的方向绕银河系中心转动。（不过，天津四也大致沿着同一方向运行，所以太阳永远不可能赶上它。）

当你面向西方时，银经270度就在你左侧的地平圈南点附近。这里是太阳和附近恒星出发的方向。因此，相对于银河系的自转方向，当你从恒星五车五沿着冬季银河北望时，是向前往银河系外侧看，而沿着冬季银河向南望时，则是向后往银河系外侧看。

我们所处的猎户-天鹅臂

我们的太阳系正在穿越银河系的一条较小旋臂，它被称为猎户-天鹅臂、本地旋臂或猎户臂，此外还有许多别名。我们就位于其内边缘附近。所以，当我们瞭望冬季的银河时，需要透过猎户-天鹅臂的主干中心向外看，它横亘在我们与银河系边缘之间。那就是为什么英仙座到大犬座的这段银河装点着许多近距离的疏散星团、星协和发射星云的原因。

从近些日子高悬于西北的英仙座开始，我们可以看到英仙α星团，它位于英仙OB3星协的中心，距离约550光年。英仙ζ星协（又名英仙OB2星协）及其邻居加利福尼亚星云（NGC 1499）则离地球约有1000光年远。

金牛座正在西北偏西方向的地平线上，其中有昴星团和毕星团，距离分别为400光年和150光年。西南偏西处是巨大的猎户星协，其中心离地球约1500光年。在西南方的低空，可能为2500光年的距离上，坐落着大犬星协（Collinder 121），其中的恒星有亮度2等的大犬座δ和大犬座η，亮度3至4等的大犬座ο1、ο2和大犬座σ。

除了英仙α星团以外，上述所有星团和星协都位于朦胧的冬季银河下方，好像悬挂的坠饰。沿着英仙座到大犬座的同一段银河，有许多亮度2等至4等、蓝色的年轻B型恒星散布于这些星团和星协之间，其中既有主序星，也有巨星，距离都为数百光年。其中包括英仙座δ和ε、金牛座ζ和λ、猎户座γ、麒麟座β，以及大犬座β、ε和ζ。由此可以推想，这些恒星及其周围的星团、星协有着某种真实的天文学联系。事实也确实如此。

古德带：猎户-天鹅臂的前景物

在讨论邻近的银河结构之前，我们先引入一些术语。银河系的各条旋臂位于一个旋转的薄盘之中，上面这张星图中近似笔直的横线就是银道，银道标记出了这个薄盘的中心面。从垂直于银道面的方向沿着银河系的自转轴望去，可看到北银极，它位于后发星团的正东面；而南银极位于玉夫座内，在壮丽的NGC 253星系东南2度。

从英仙座到大犬座，邻近的星团、星协和星云都位于银道面的“下面”，即银道的南侧。

但其中离我们最近的天蝎-半人马星协则位于银道面之“上”，即银道的北侧（后发座）。该星协长达70度，在南半球能非常清楚地看见，一年中大部分时间里，整个天蝎-半人马星协都清晰可见。而在赤道以北，这个星协有一部分是永远看不见的，其余部分也只能在夏季的夜空中看到，而且高度很低。

因此，当我们沿天蝎座到半人马座向银河系内部望去时，附近大多数亮星都出现在银道面的上方。而当我们背对银心，从英仙座和大犬座之间向外望时，亮星都出现在银道面的下方。这个现象早在19世纪就已被察觉，最早是英国著名天文学家约翰·赫歇尔，他在南非逗留期间留意到这个现象，接着是美国著名天文学家本杰明·古德在阿根廷的观测站发现这个现象。正如这两位天文学家所指出的，这个现象意味着这些恒星位于一个略微倾斜于银道面的薄层或薄环内，这个薄层结构现在被称为古德带（Gould’s Belt）。上面星图中的橙色线大致显示了古德带的中心线，从英仙座一直延伸到南十字座。

古德带与银道之间的倾斜度约为17度，在南十字座与仙后座越过银河，它是猎户-天鹅臂的一小部分，显示了一个局部的特征。该旋臂还包含一些更远的星团、星协和和尘埃云，它们都有向银道集聚的趋向。

古德带中心真实的空间位置位于英仙α星团附近。太阳位于古德带内，大致就在英仙α星团与接近蛇夫ρ复合体的古德带内边缘的中间。视向速度研究和自行研究已经发现，古德带的天体正以约每秒10公里的速度从一个共同中心向外运动。根据古德带现在的尺度，可以推算出膨胀始于约7千万年前，这与昴星团和英仙α星团的估计年龄一致，这两个星团都靠近古德带的中心，因此可能属于古德带内最古老的星团。

有一种假说认为，大约7千万年前一颗超新星在后来形成英仙α星团和昴星团的尘埃云附近爆发。这一事件触发了那里的恒星形成过程，自此之后，这些天体就以环的形式向外膨胀至今。猎户星云、英仙ζ星协中的IC 348星云，以及天蝎座与蛇夫座边界附近的蛇夫ρ复合体，都是如今古德带中最活跃的恒星形成区。

古德带以远

因此，沿着银道由御夫座向船尾座遥望冬季银河时，我们其实是在古德带的“上方”观测，而古德带是我们猎户-天鹅臂内的前景结构。沿着冬季银河本身再往古德带更远处巡视，那里有一系列年轻的星协和疏散星团，还夹杂着许多发射星云和暗尘埃云，有人认为沿着它们可以追溯到猎户-天鹅臂的中心。所有这些天体都相当遥远，从3000光年到5000光年不等，因此凭肉眼无法看见。不过其中有些星团和星云用双目望远镜就很容易观察。

从天顶沿着冬季银河往下，遇到的第一个明亮的猎户-天鹅臂复合体是双子OB1星协，它位于双子座与猎户座的边界，双子兄弟中卡斯托尔（Castor）的脚部和猎人的棍梢之间。该星协约有5000光年远，其中包括猎户座χ2和发射星云NGC 2174，用10×50的双目望远镜，很容易在双子座η西南2度处找到它。

沿着冬季银河继续往下，下一个猎户-天鹅臂的标志物便是“圣诞树星团”NGC 2264，它在麒麟座内，位于麒麟座最北端以南3度、双子座ξ略偏西之处。这个星团长20角分，以10×50双目望远镜很容易看到，尽管要从这片繁星密布的天区中找出犹如一支指向南方的箭头的NGC 2264稍显不易。4.5等的蓝巨变星麒麟座S就在该星团的北端，它是“圣诞树”树干的标志。NGC 2264是麒麟OB1星协的一部分，该星协的中心距离地球大约2500光年。

此外，麒麟座的北部还有玫瑰星云，它位于NGC 2264西南偏南约5度和参宿四东南偏东8度处，其中最明亮的部分包括三个独立的NGC编号天体——NGC 2237、NGC 2238和NGC 2246，在暗夜空条件下用10×50双目望远镜很容易看到。

位于玫瑰星云中心的是矩形疏散星团NGC 2244，其长度为20角分。虽然这个4.8等的星团可用肉眼看到，就像一个模糊云斑，然而在天文望远镜和双目望远镜中却可能难以识别，尽管它有独特的矩形形状（矩形的每个角上及两条长边的中间都有6等、7等或8等的恒星）。这个星团并不是特别密集，在这块恒星富集的银河星场中很容易错过，在那里的背景恒星中，有许多都是玫瑰星云所属的麒麟OB2星协的成员，该星协的中心约在4500光年外。其余的背景星则是麒麟OB1的成员。麒麟OB1在空间距离上要近得多，不过它与麒麟OB2在视线上彼此重叠。

从玫瑰星云沿着冬季银河继续向东南移动约20度，越过麒麟座中部的银河辉光，接着就是4500光年远的大犬OB1星协，它包括恒星稠密的疏散星团NGC 2353和海鸥星云IC 2177，这两个天体在大型双目望远镜中都可见到。在大犬OB1星协的正西北，坐落着用双目望远镜很容易看到的疏散星团M50，它离地球只有3000光年，所以必定是一个与大犬OB1复合体无关联的前景天体。

最后，在大犬OB1星协正南15度和大犬座δ东北2.5度处，有一个密集的疏散星团NGC 2362，其中最亮的成员星是4.4等的大犬座τ。这是个非常年轻的星团，年龄仅有数百万年，因此是猎户-天鹅臂真正的标记天体。它的距离为4500光年，约为大犬座δ的2倍，后者是属于古德带的大犬星协中最亮的成员。因为朝这个方向看到的银经约为240度，可以认为NGC 2362是“尾随”大犬星协参与银河系自转的。

冬季银河里的英仙臂

从御夫座往下到大犬座和船尾座，这段猎户-天鹅臂的诸多标志物之间相距很远，这反映了如下事实：在银河系，凝聚成年轻疏散星团和星协的星际尘埃云，要比夏季银河里见到的银河系内层稀疏得多。在这一方向上，恒星和星云的复合体之间星际尘埃非常稀少，这就给我们提供了一个深远而清晰的视野，得以望见猎户-天鹅臂以远的银河系。在御夫座中部、麒麟座中部和船尾座中部，有一些无尘埃的巨大观测窗口。通过这些窗口，以肉眼就能看见清晰明亮的银河辉光，用双目望远镜还能看到许多暗弱的背景恒星，闪烁在朦胧的银河中。

御夫座、麒麟座和船尾座的观测窗口使我们得以追寻远远地延伸至银河系边缘的英仙臂。英仙臂在秋季银河的仙后座观测窗口中非常明显，如今却在英仙双星团的东部从视野中消失，被英仙座南部和金牛座北部的古德带尘埃云所遮挡。不过，我们可在御夫座中部重新看到英仙臂，这段英仙臂中包含着疏散星团NGC 1893和发射星云IC 410。虽然NGC 1893和IC 410的距离至少在10000光年以上，但是它们的光辉在10×50双目望远镜里连成一体，呈现为一个直径约20角分的模糊白斑。

经过御夫座以后，英仙臂向银河系边缘弯曲，所以麒麟座中部和船尾座中部的英仙臂标记越来越远、越来越暗弱，大部分在双目望远镜和小望远镜里都不可见。唯一的例外是NGC 2467星云，它在船尾座ο东南约1度处。这个星云位于英仙臂的外弧上，虽然距离有15000光年之远，但在10×50双目望远镜中可见，呈现为一个很小的、中等亮度的模糊盘状光斑。

南段银河

银河的最南段有一些异常壮观的著名天体，例如南十字、煤袋星云、宝盒星团（NGC 4755），以及令人叹为观止的船底座η星云（NGC 3372）。遗憾的是，这段银河对赤道以北的观测者而言永远处于地平之下。但在春季的夜晚或2月的午夜以后，中北纬的观测者可以想见银河最南段与北半球见到的银河是怎样连接起来的。

“观测”不可见的银河最南段，一个关键点是在春季星空中很明显的乌鸦座。乌鸦座位于南十字座的正北，南十字和天赤道之间正中附近。因此，当乌鸦座越过当地的子午线时，南十字正好处在正南方的地平之下，地平下的距离与观测地的纬度有关。与此同时，北半球冬季银河的最南端星座——麒麟座、大犬座和船尾座——将在西南方向缓缓沉入地下。而夏季银河最南端的天蝎座将在东南方向渐渐升起。

天蝎-半人马星协自东北方向的天蝎座，经过南十字座，一直延伸到西南方。所以，当乌鸦座处在最高点时，你可以想象出天蝎-半人马星协的辽阔范围和形状：它从东南方的天蝎座一直延伸到地平下正南方的南十字座。

著名的煤袋暗星云就在南十字座，直径约5度，位于大裂隙南端10度处，而大裂隙位于银河中央，起自天鹅座，直抵半人马座。然而，煤袋暗云看上去处于大裂隙以外。它约有550光年远，直径60光年。虽然煤袋暗云看似较为稠密，但是它的内部如今并未发生恒星形成事件。此外，煤袋暗云并不如表观上那么稠密，实际上它背后的恒星亮度只降低了相当有限的2.5等，然而看上去它却几乎是不透明的，那是因为映衬在一个特别亮的星云上。

天蝎-半人马星协和大裂隙是猎户-天鹅臂内边缘的标志。在这两个天体的东端以外，越过一个尘埃和疏散星团稀少的臂际隙，就能从我们所在的旋臂看到银河系内侧的下一旋臂——人马-船底臂。人马-船底臂从东北方的盾牌恒星云一直延伸到西南方的船底座η附近。船底座η星云周围的恒星云特别明亮，其中的恒星特别丰富，这有两个原因。首先，人马-船底臂在这里弯向银河系外侧，露出直通银心的漫长视线。其次，这一段人马-船底臂中的星际尘埃似乎大部分已在恒星形成过程中耗尽，因此顺着这条旋臂，我们的视野格外清晰。

人马-船底臂的尘埃云中间有几个观测窗口，通过它们，我们能在银河系核球方向窥见下一个旋臂特征——矩尺臂（有时称为盾牌-人马臂）。矩尺臂的东北边缘位于盾牌恒星云，在那里它与人马-船底臂都在向银河系的核球方向朝内弯曲，似乎融为一体。小人马恒星云M24可能是矩尺臂的另一段。矩尺臂得名于非常明亮的矩尺恒星云，这个恒星云位于矩尺座南部，而这个银河星座却很不起眼。最后，映衬煤袋暗云轮廓的那个亮星云可能位于矩尺臂向外弯曲的西南边缘。

关于银河系在本地的旋涡结构还留有一些悬而未决的重大问题，其中之一涉及到我们的猎户-天鹅臂。这条旋臂在太阳附近的走向是很清楚的，它向前（按银河系自转方向）延伸到位于银经60度至80度之间的天鹅恒星云。

但是，往相反的方向，即银经240度和260度之间的船尾座、罗盘座、船帆座西部和船底座西部看去时，情况却令人迷惑不解。人们原以为，在这个方向上是沿着向外弯曲的猎户-天鹅臂弧段望去的，因此会看到许多年轻的疏散星团和发射星云，或许还会看到另一个与天鹅恒星云类似的恒星云。事实上，看到的恒星相当少，疏散星团也只有几个，而且大多数都已经很古老，因此并不是真正的旋臂标记物。那里也没有任何隐蔽的恒星形成区，这是银道面上尘埃最少的方向之一，沿着船尾座中部方向，往外直到银河系边缘，消光只有3等。

但是，到了处于银经260度和270度之间的船帆座，结构变厚了。在这里，原以为在猎户-天鹅臂和人马-船底臂向外弯曲的弧段之间只会看到尘埃和星团稀少的臂际隙。但实际情况恰恰相反，我们看到的是一团交错混杂的尘埃云、年轻疏散星团和星协。船尾座ζ和船帆座γ这两个格外明亮的年轻恒星包含在离我们最近的星协里，这些星协都在银道的南侧，所以大概也属于古德带。但是也有些距离变化很大的星团、星协和星云正好位于银道上。

有一种可能解释是，沿着船帆座方向，我们的目光恰好通过一段连接猎户-天鹅臂与人马-船底臂向外弯曲弧段的桥。否则，整个猎户-天鹅臂在这里可能都是向内弯曲的。但目前这一切仍属未解之谜。