因为除恒星外，还看了些别的：

“人类只能看到很小范围夜空”指的仅仅是光学可见范围，除了这个，我们现在还观测到银河系发出的无线电波、微波、红外光、紫外光、X 光、伽马光

这幅来自 NASA 的图很好地展示出我们看上去银河的样子，其中帮助我们建立起对银河整体认识的，更多地归功于对“Atomic Hydrogen（原子氢）”和“Molecular Hydrogen（分子氢）”的观测。

太阳系处于银河系的盘面上，所以就像上图中九种观测得到的图景那样，我们只能看到“edge-on（侧面）”的银河！如果要得到银河系“face-on（正面）”图像，则还需要一个重要的信息：距离。

也就是说，侧面的观测只给了我们天体的位置 X 和 Y，我们还需要距离 Z 才能建立起一个银河系三维(X、Y、Z)图景。

然而，即便恒星的距离有很多种方法来测定，但星光架不住尘埃遮挡，只有太阳周边很小范围的恒星可以被看到。

不过...

有一种波可以穿透尘埃，它便是银河系内巨分子云和原子云这些星际介质所发出的光——射电波。

大多数射电望远镜装备了频谱仪，和所有靠“谱”的信息一样，它带给我们这样一个重要观测量——速度：

（如图，一氧化碳及其同位素分子的谱线，含有速度信息）

这个 Velocity 被叫做“本地静止速度”，它对应着天体的距离——气体们绕着银河系中心旋转，在视线方向上，不同的距离自然会显现不一样的速度特征。

最早，原子氢巡天得到了银河系原子气体的分布图和速度 - 位置图，并依此作出银河系的“旋转曲线”，以及显示出银河系的形状是：具有旋臂结构旋涡星系。

但旋涡星系也可以长得不一样！它到底是这样的呢

还是这样的呢：

于是人们对银河系旋臂的数目和位置感兴趣起来。

随后又观测了银河系的分子气体——与到处弥漫在银河系中的原子气体不同，它们主要聚集在银盘上：

这是银河系内一氧化碳的的速度 - 位置图局部，假彩色部分是 2001 年确定的，灰色 AB 段是 2011 年确认的，它们都来自于美国哈弗斯密松天文中心 1.2m 望远镜的观测。如图中右上角可见，通过对分子气体的观测，我们发现银河系是有多条旋臂（arm）、星系的中心还有“棒”状结构。

综合全部图景后，从正面看就得到了这张著名的银河系结构想象图：

（坐标是银道的经度坐标）

接下来，口径更大望远镜（青海德令哈 13.7m 毫米波望远镜）对银河系遥远的部分进行了观测，2015 年，又看到了新延展的旋臂（青色线条部分）：

在另一方面，速度与距离的对应关系终究不是直接的，它只能给出银河系的大致结构。但天文学家们已经开始考虑其更细节的样子是什么，这就极其依赖远距离天体的距离测量。

自 2006 年以来，利用“甚长基线干涉技术”（VLBI），科学家们观测了银河系中遥远的恒星形成区，后者辐射出强烈的的脉泽（maser）——也就是射电波段的激光（laser），可以被地球上 VLBI 的射电望远镜网络捕捉到

而大质量恒星形成区都分布在旋臂上，所以利用这个方法可以确认出旋臂的形态走向，以及三角视差距离——简单地说就是每半年观测一次，利用地球公转轨道划出一条边，再加上两次测量同一天体得到的一个角，构造出一个等腰三角形，然后就能求得天体的距离（实际测量中，根据天体位置变化的曲线，拟合出天体的视差和自行）：

大力出奇迹，2014 年时发现，太阳系不在主旋臂上，它处在英仙旋臂（Perseus arm）和人马旋臂（ Sagittarius arm）之间的本地旋臂（Local arm）上。

地球又绕太阳转了两年，这样的观测便一直持续着，目前最新的成果也刚刚刊出 ：在本地旋臂和人马旋臂间有一个“刺”状结构，像一座倾斜的桥（下图中白色部分）连接着两条旋臂：

也许这就是鹊桥吧。

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图片及参考 ：

NASA

用紫金山天文台青海站 13.7 米望远镜对恒星形成区域的观测研究 ---- 中国科学院紫金山天文台青海观测站

A Molecular Spiral Arm in the Far Outer Galaxy

A Possible Extension of the Scutum-Centaurus Arm into the Outer Second Quadrant

The Bar and Spiral Structure Legacy (BeSSeL) Survey

The local spiral structure of the Milky Way

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附一些说明：

太阳系本身也在转，地球也在绕太阳转，射电望远镜也在地球上跟着地球自转——考虑了这些，天文学家创造出一种“本地静止标准（LSR）”参考系，对应的 Velocity 就是“本地静止速度”。

图一是银河的各波段巡天图像，从上至下分别是：408 兆赫兹射电连续分布、原子氢分布图、G 赫兹射电连续分布、分子氢分布（实际是一氧化碳分布）、中远红外强度分布、近红外强度分布、光学图像、X 射线图像、伽马射线图像。

银河系中最多的星际分子介质是分子氢和氦，它们平常较为稳定，很难有能级变化，所以不便被观测。除此外最多的是一氧化碳，后者依存在分子氢周围，可以代表分子氢。