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    銀河系有多大它的中心在哪 銀河系之謎揭秘

    大家對“銀燭秋光冷畫屏, 輕羅小扇撲流螢。 天階夜色涼如水, 坐看牽?椗。”這首一定很熟悉 ,里面描寫的銀河如畫般的夢幻。我們抬頭看到的漫天繁星便是銀河系里面的。銀河系有多大呢,下面探秘志為你揭開這位身穿蒙紗的銀河美女之謎,找出銀河系中心在哪里?

    銀河系有多大它的中心在哪 銀河系之謎揭秘

    銀河系有多大?

    視頻:銀河系之謎

    銀河系(天河或天漢)是太陽系所處的星系。是一個由1,000至4,000多億顆恒星、數千個星團和星云組成的棒渦星系系統,它的直徑約為100,000多光年,中心的厚度約為6,000多光年。銀河系之外也有無數個星系統稱河外星系。銀河系呈旋渦狀,有4條螺旋狀的旋臂從銀河系中心均勻對稱地延伸出來。銀河系中心和4條旋臂都是恒星密集的地方。從遠處看,銀河系像一個體育鍛煉用的大鐵餅,大鐵餅的直徑有10萬光年,相當于9460800000萬萬公里。中間最厚的部分約3000~6500光年。太陽位于一條叫做獵戶臂的旋臂上,距離銀河系中心約2.5萬光年。 宇宙中有無數的星系,我們也處在一個星系中,我們把這個星系命名為“銀河系”,但并不是說它和其它的星系有多么大的差異,它只是一個相當標準相當典型的螺旋星系。

    銀河系中心在哪里?

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    起初,人們用光學望遠鏡企圖窺測到銀河系中心的秘密,盡管人們有能力把光學望遠鏡造得越來越大,能夠望得越來越遠,但仍然看不見銀河系中心真面目。后來才弄清了這一原因,那是因為銀心附近布滿了大量的塵埃,這些塵埃就像一片白朦朦的大霧或刮起的黃朦朦的沙塵暴一樣,可以遮擋住人們的視線。

    銀河系(天河或天漢)是太陽系所處的星系。是一個由1,000至4,000多億顆恒星、數千個星團和星云組成的棒渦星系系統,它的直徑約為100,000多光年,中心的厚度約為6,000多光年。銀河系的中心也就是銀河系的自轉軸與銀道面的交點,而銀河系的核球即銀核是在人馬星座方向。用赤經、赤緯來表示的話,它2000年時在赤經17度45.6分,赤緯-29°00′,這一"點"就在伽馬星西北不遠,靠近蛇夫座和天蝎座邊界附近。

    射電望遠鏡發現,銀河系中心處有一個很強的射電源,它被命名為人馬座A。

    這個射電源的中心特別小,最大不大于木星繞太陽公轉的軌道。有人認為,如果銀河系中心核的半徑不大于0.1秒差距,即不大于0.3光年的話,就意味著這里很可能是一個大質量的致密天體的中心,很可能是一個黑洞。如果中心核的半徑為0.6秒差距,即約2光年的話,那么,不是黑洞的話,也該是一個質量很大的物質團,其中包含著相當于200萬個太陽質量的物質。根據1987~1988年天文衛星的觀測結果,日本科學家認為,銀心曾爆發過一個大質量的天體,或者大量超新星。

    銀河系中心的結構特點

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    星系的中心凸出部分,是一個很亮的球狀,直徑約為兩萬光年,厚一萬光年,這個區域由高密度的恒 星組成,主要是年齡大約在一百億年以上老年的紅色恒星,很多證據表明,在中心區域存在著一個巨大的黑洞,星系核的活動十分劇烈。銀河系的中心,即銀河系的自轉軸與銀道面的交點。銀心在人馬座方向,1950年歷元坐標為:赤經174229,赤緯 -28°5918。銀河系中心心除作為一個幾何點外,它的另一含義是指銀河系的中心區域。太陽距銀心約10千秒差距,位于銀道面以北約8秒差距。銀心與太陽系之間充斥著大量的星際塵埃,所以在北半球用光學望遠鏡難以在可見光波段看到銀心。射電天文和紅外觀測技術興起以后,人們才能透過星際塵埃,在2微米到73厘米波段,探測到銀心的信息。中性氫21厘米譜線的觀測揭示,在距銀心4千秒差距處o有氫流膨脹臂,即所謂“三千秒差距臂”(最初將距離誤定為3千秒差距,后雖訂正為 4千秒差距,但仍沿用舊名)。大約有 1,000萬個太陽質量的中性氫,以每秒53公里的速度涌向太陽系方向。在銀心另一側,有大體同等質量的中性氫膨脹臂,以每秒135公里的速度離銀心而去。它們應是1,000萬至1,500萬年前,以不對稱方式從銀心拋射出來的。在距銀心 300秒差距的天區內,有一個繞銀心快速旋轉的氫氣盤,以每秒70~140公里的速度向外膨脹。盤內有平均直徑為 30秒差距的氫分子云。在距銀心70秒差距處,則有激烈擾動的電離氫區,也以高速向外擴張,F已得知,不僅大量氣體從銀心外涌,而且銀心處還有一強射電源,即人馬座A,它發出強烈的同步加速輻射。甚長基線干涉儀的探測表明,銀心射電源的中心區很小,甚至小于10個天文單位,即不大于木星繞太陽的軌道。12.8微米的紅外觀測資料指出,直徑為1秒差距的銀核所擁有的質量,相當于幾百萬個太陽質量,其中約有100萬個太陽質量是以恒星形式出現的。銀心區有一個大質量致密核,或許是一個黑洞。流入致密核心吸積盤的相對論性電子,在強磁場中加速,于是產生同步加速輻射。銀心氣體的運動狀態、銀心強射電源以及有強烈核心活動的特殊星系(如塞佛特星系)的存在,使我們認為:在星系包括銀河系的演化史上,曾有過核心激擾活動,這種活動至今尚未停息。

    銀河系中心的黑洞

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    眾所周知,包括恒星在內的任何物質一旦陷入黑洞的引力場都會消失的無影無蹤。但是科學家們新近的這一重大發現卻表明,圍繞在黑洞周圍一定距離上的盤狀氣態物質也有可能演化為恒星。

    超巨黑洞位于星系中心,據推測每個星系都有,質量一般約為星系總質量的0.5%。目前,關于超巨黑洞的形成主要有兩種理論。一種觀點認為,它可能是隨著星系的誕生一次性產生的。但也有推測說,超巨黑洞是以質量更小的黑洞為基礎形成的,后者就好比是一些“種子”,隨著時間的推移進化成了巨型黑洞。

    近幾十年以來,紅外天文學、射電天文學和x射線天文學的飛速發展,給天文學家探測銀河系中心的奧秘提供了新的觀測工具和手段,因為紅外線、射電波和x射線均可以穿過塵埃屏障。這樣,來自銀河系中心的紅外線、射電波和x射線,就像是從銀河系中心出發的使者,可給 們帶來銀河系中心的一些重要信息。

    科學家們通過觀測發現,來自銀河系中心的紅外輻射、射電輻射和x射線輻射相比,比其他區域都強大得多。人們猜測,銀河系中心可能不是簡單的恒星密集,是什么狀況也難下結論。至1971年,兩位英國天文學家在分析了對銀河系中心區的觀測結果后指出,它的中心應該是一個有著一定質量的“黑洞”(實際上他們所說的“黑洞”應該是黑窩。如前所述,黑窩是實體性的天體,只不過因為其質量大,在巨大引力的作用下連光都逃逸不出來, 們無法看到,故而稱其為黑窩。黑洞則是虛體性的特殊天體,對于實體性物質而言,它不但沒有質量和引力,而且也沒有空間。為了加以區別, 們將他們所說的“黑洞”二字都加上了引號,以表示它的真正準確的名字應是黑窩。以下類同)。他們預言,如果他們所提出的假說是正確的話,那么,銀河系中心還應該有一個強射電源,并且這個強射電源發出的輻射應該是同步加速的。幾年之后,人們果然在銀河系中心方向發現了這樣一個發出強烈同步加速輻射的強射電源,它就是人馬座a,是所知銀河系內最大的射電源。一些人據此判斷,人馬座a極有可能就是一個大質量的“黑洞”,但是一些人認為只能暫時將它看作是大質量“黑洞”的最佳候選者,還不能給它下最后的結論。

    近期,美國天文學家經過觀測后作出推測,認為銀河系中心可能存在兩個“黑洞”。據稱,銀河系的中心地帶可能有一個質量為太陽數千倍的中等大小的“黑洞”,它正拖著一些年輕的恒星朝銀心的巨型“黑洞”運動,推測它的運動方式是以100年為周期環繞巨型“黑洞”運行,它早晚會被巨型“黑洞”吞噬掉,從而使后者更為龐大。與此前后不久,一些天文學家表示,他們在地球附近也發現了3個巨型“黑洞”,它們位于距離地球5000萬至1億光年的室女座和白羊星座內。雖然1光年相當于大約10萬億公里,但以宇宙天體的測量標準而言,這樣的距離就等于是左鄰右舍而已。

    不尋常的是,這3個“黑洞”,每個質量是 們太陽的5000萬至1億倍。這些天文學家認為,這樣巨大的質量在“黑洞”之中較為少見,已知的同類“巨無霸”只有約20個,其他大部分的“黑洞”質量僅為太陽的數倍。

    有關這些“黑洞”是怎樣形成的問題,科學家們眾說紛紜。美國密歇根州大學的研究員里奇史通認為,這3個大型“黑洞”可能是類星體的殘余物質,類星體是極光量的物質,在火星般大的范圍內,光照程度等于1萬億個太陽。他還指出,類星體在銀河系的大部分星球形成前便已出現,如果最后確認3個巨型“黑洞”是來自類星體,它們可能在類星體年代的高峰期便已出現,亦即宇宙誕生后大約有10億年歷史的時期。如是這樣,究竟是先有銀河系還是先有的“黑洞”,便成為天文學家下一個需要研究的問題。

    美國航空航天局宣布,他們還探測到宇宙中存在著中等大小的“黑洞”。這個發現不僅為研究“黑洞”家族的演變補上“缺失的一環”,也有助于深入理解星系結構的形成等天文學基本問題。

    據報道,這次探測到的中等大小的“黑洞”共有兩個,分別存在于飛馬星座的m15星團和仙女星座的g1星團中,這兩個星團中都包含有極為古老的恒星。

    天文學家稱,這種中等大小的“黑洞”曾經是“黑洞”研究中的一段空白。以往天文學家們發現的“黑洞”有超巨“黑洞”和微型“黑洞”兩類,超巨“黑洞”一般存在于星系的中心,質量是太陽的數百萬甚至數十億倍,很多情況下它們在星系的中間。微型“黑洞”質量與太陽基本上處于一個數量級,它是由質量相當于太陽10倍的恒星發生超新星爆發時形成的。這可能只是一個體積的問題,然而,這二者之間到底有沒有聯系?它是困擾天文學界的一個問題。天文學家一直猜想可能存在著中等大小的“黑洞”,因為他們推測,超巨“黑洞”可能是在微型“黑洞”的基礎上形成的,后者就好比種子,隨著時間的推移慢慢進化成超巨“黑洞”。中等“黑洞”的發現為這個“黑洞進化論”提供了支持。這些“黑洞”可能是解釋它重要循環的關鍵,它是生長周期的中間環節。

    早先的一些觀測顯示,位于星系中心的超巨“黑洞”,質量一般為星系總質量的0.5%左右,這次新發現的兩個中等大小的“黑洞”與它們所處的星團之間也有著類似的比例。天文學家指出,這意味著“黑洞”與其賴以生存的宇宙環境間可能存在著某些尚待發現的本質規律。

    讓天文學家感到意外的是,新觀測到的兩個中等質量“黑洞”都位于球狀星團而非星系之中。這一發現幫助科學家們在星團與星系間建立起了聯系?茖W家們認識到,“黑洞”在宇宙當中是一個比想象中更普遍的現象。這為回答宇宙中星系結構是如何形成的提供了有用信息。

    看來,大多數科學家傾向于確認銀河系中心是個超巨“黑洞”的說法,但時至今日,仍有一些科學家堅持銀河系中心可能是密度極高的恒星集團,并非是什么超巨“黑洞”。他們認為,對于銀河系中心存在強射電輻射和紅外輻射這種現象,用其他非黑洞理論解釋也能說明,譬如恒星之間頻繁、劇烈的碰撞或許也能產生人們已經觀測到的那些現象。其次,人們對銀河系中心的情況了解得確實太小,比如,銀心發出的可見光 們完全看不到,而實際上恒星物質的輻射大部分都是在可見光波段。如此一來,在只看到一個物體的很小部分時,就想對整個龐然大物進行整體描述,有如瞎子摸象,肯定會出現差錯。因此銀河系中心是否有黑洞,其真實的分布狀況究竟如何,在沒有充分觀測證據的情況下,還無法下最后的結論。

    但是, 們現在完全可以用天體爆發定律理論來作出較合理的預測。

    “銀河火球”的爆發不僅僅是外向的,而且同時也有內向的。即:既有向外爆發拋射,又有向內爆發擠壓。 們把此稱為“雙向爆發”。向外爆發的規律 們已在前面做過介紹,并且總結出天體爆發定律;向內爆發的一些規律 們此后進行探討。

    首先,像“星系火球”這般質量的爆發發生時,不管是向內爆發還是向外爆發,只要其爆發的沖擊速度達到光速,就會在一定的區域內形成一個與 們的時空概念完全不同的封閉的球面,它就是人們稱之的“視界”。天體爆發時,向外擴展的“視界”球面迅速膨脹至亞光速時為止;向內收攏的“視界”球心也迅速坍縮至亞光速時止。如果“視界”坍縮至中心一點時仍未降至光速以下,則“火球”中心的部分物質會被擠壓成高密度物質,以后會在達到一定極限時從中心點上“爆破”,將高密度物質炸得四分五裂。 們將這些高密度物質天體稱作“黑窩”,因為它們被天體爆發向內擠壓后體積極小可質量極大,有時其引力可將光線束縛住,使它變成一個看不見的星體,故而稱其為“黑”。但是,它們是一個具有時空概念的實體(具有三維性和時間性),因此不能用“洞”來形容它而稱其為“窩”。黑窩的來歷就源于此。至于 們在前面剛剛說到的“視界”,它的區域內完全是虛空( 們所處的這個宇宙太空是實空,宇宙的外面是虛空),它沒有時空概念,不允許任何三維性物質進入,是一個與 們所處的這個世界格格不入的“另一個世界”。對這樣一個“視界”區域, 們稱其為黑洞。有關黑洞、黑窩等問題, 們已在前面做過闡述。

    如果“銀河火球”的爆發沖擊力足夠大,內向爆發的結果是會在銀河系中心形成一個巨大的黑洞。黑洞的中心沒有什么“奇點”,高密度物質在向內迅速坍縮時會出現“引力失衡”現象,導致這個高密度物質在被擠壓至一定極限時從中心點上產生“爆破”,將這些物質炸得四分五裂。

    因此,銀河系的中心應該是一個黑洞。一些比銀河系大的星系中心也都應有一個黑洞。所有的黑洞沒有質量,也沒有什么“中心奇點”。對此, 們已在前面對“中心奇點”的論斷進行了有力的批駁。

    其次,當“銀河火球”中心地帶的高密度物質“爆破”后,它們在向外拋射時會將氣體和塵埃撕裂,或是將這些氣體和塵埃吸積起來,或是在眾多的恒星材料之間成為“中央領導”,形成 們現在可觀測到的“球狀星團”。

    這樣一來,銀河系的中心一般不會有巨大質量的黑窩(即原科學家們所稱的黑洞),這些巨大質量的黑窩應該是環繞黑洞四周隨機分布的。它的數量也不會是一個,而應有更多一些,估計大約幾十或幾百甚至上千個。同時,除了在銀球附近,以外的區域也含有質量大小不一的黑窩,也應是隨機分布的。

    天文學家所觀測到的所謂銀心的一些情況,它根本不會是真正的銀心,只是銀心黑洞周圍的一些黑窩的情況。黑洞——銀河系中心是根本觀測不到的,因為它沒有任何輻射。證明它的存在,只能用時間和空間來間接論證。譬如,當一個星體橫穿銀河系中心時,在規定的距離內,在保持行進速度不變的前提下,所用的時間會出現節省,或是會感覺到它的行進速度異常地快,遠遠地超過了這個星體本身原有的速度。為了將黑洞的特殊性質講清楚, 們在后面還要作進一步的闡述。

    銀河系相關鏈接

    銀河系(Galaxy)的資料信息

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    銀河系是地球和太陽所屬的星系。因其主體部分投影在天球上的亮帶被我國稱為銀河而得名。

    銀河系呈旋渦狀,有4條螺旋狀的旋臂從銀河系中心均勻對稱地延伸出來。銀河系中心和4條旋臂都是恒星密集的地方。從遠處看,銀河系像一個體育鍛煉用的大鐵餅,大鐵餅的直徑有10萬光年,相當于9460800000萬萬公里。中間最厚的部分約3000~6500光年。太陽位于一條叫做獵戶臂的旋臂上,距離銀河系中心約3.3萬光年。

    銀河系的發現經歷了漫長的過程。望遠鏡發明后,伽利略首先用望遠鏡觀測銀河,發現銀河由恒星組成。而后,T.賴特、I.康德、J.H.朗伯等認為,銀河和全部恒星可能集合成一個巨大的恒星系統。18世紀后期,F.W.赫歇爾用自制的反射望遠鏡開始恒星計數的觀測,以確定恒星系統的結構和大小,他斷言恒星系統呈扁盤狀,太陽離盤中心不遠。他去世后,其子J.F.赫歇爾繼承父業,繼續進行深入研究,把恒星計數的工作擴展到南天。20世紀初,天文學家把以銀河為表觀現象的恒星系統稱為銀河系。J.C.卡普坦應用統計視差的方法測定恒星的平均距離,結合恒星計數,得出了一個銀河系模型。在這個模型里,太陽居中,銀河系呈圓盤狀,直徑8千秒差距,厚2千秒差距。H.沙普利應用造父變星的周光關系,測定球狀星團的距離,從球狀星團的分布來研究銀河系的結構和大小。他提出的模型是:銀河系是一個透鏡狀的恒星系統,太陽不在中心。沙普利得出,銀河系直徑80千秒差距,太陽離銀心20千秒差距。這些數值太大,因為沙普利在計算距離時未計入星際消光。20世紀20年代,銀河系自轉被發現以后,沙普利的銀河系模型得到公認。

    銀河系是一個巨型旋渦星系,Sb型,共有4條旋臂。包含一、二千億顆恒星。銀河系整體作較差自轉,太陽處自轉速度約220千米/秒,太陽繞銀心運轉一周約2.5億年。銀河系的目視絕對星等為-20.5等,銀河系的總質量大約是我們太陽質量的1萬億倍,大致10倍于銀河系全部恒星質量的總和。這是我們銀河系中存在范圍遠遠超出明亮恒星盤的暗物質的強有力證據。關于銀河系的年齡,目前占主流的觀點認為,銀河系在宇宙誕生的大爆炸之后不久就誕生了,用這種方法計算出,我們銀河系的年齡大概 在145億歲左右,上下誤差各有20多億年。而科學界認為宇宙誕生的“大爆炸”大約發生 …

    銀河系是太陽系所在的恒星系統,包括一二千億顆恒星和大量的星團、星云,還有各種類型的星際氣體和星際塵埃。它的總質量是太陽質量的1400億倍。在銀河系里大多數的恒星集中在一個扁球狀的空間范圍內,扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫“核球”,半徑約為7千光年。核球的中部叫“銀核”,四周叫“銀盤”。在銀盤外面有一個更大的球形,那里星少,密度小,稱為“銀暈”,直徑為7萬光年。銀河系是一個旋渦星系,具有旋渦結構,即有一個銀心和兩個旋臂,旋臂相距4500光年。其各部分的旋轉速度和周期,因距銀心的遠近而不同。太陽距銀心約2.3萬光年,以250千米/秒的速度繞銀心運轉,運轉的周期約為2.5億年。

    河系物質約90%集中在恒星內 。恒星的種類繁多。按照恒星的物理性質、化學組成、空間分布和運動特征,恒星可以分為5個星族。最年輕的極端星族Ⅰ恒星主要分布在盤里的旋臂上;最年老的極端星族Ⅱ恒星則主要分布在暈里。恒星常聚集成團。除了大量的雙星外,河系里已發現了1000多個星團。河系里還有氣體和塵埃,其含量約占河系總質量的10%,氣體和塵埃的分布不均勻,有的聚集為星云,有的則散布在星際空間。20世紀60年代以來,發現了大量的星際分子,如CO、H2O等 。分子云是恒星形成的主要場所。河系核心部分,即心或核,是一個很特別的地方。它發出很強的射電、紅外,X射線和γ射線輻射。其性質尚不清楚,那里可能有一個巨型黑洞,據估計其質量可能達到太陽質量的幾千萬倍。對于河系的起源和演化,知之尚少。

    1971年英國天文學家林登·貝爾和馬丁·內斯分析了銀河系中心區的紅外觀測和其他性質,指出銀河系中心的能源應是一個黑洞,并預言如果他們的假說正確,在銀河系中心應可觀測到一個尺度很小的發出射電輻射的源,并且這種輻射的性質應與人們在地面同步加速器中觀測到的輻射性質一樣。三年以后,這樣的一個源果然被發現了,這就是人馬A。

    人馬A有極小的尺度,只相當于普通恒星的大小,發出的射電輻射強度為2*10(34次方)爾格/秒,它位于銀河系動力學中心的0.2光年之內。它的周圍有速度高達300公里/秒的運動電離氣體,也有很強的紅外輻射源。已知所有的恒星級天體的活動都無法解釋人馬A的奇異特性。因此,人馬A似乎是大質量黑洞的最佳候選者。但是由于目前對大質量的黑洞還沒有結論性的證據,所以天文學家們謹慎地避免用結論性的語言提到大質量的黑洞。我們的銀河系大約包含兩千億顆星體,其中恒星大約一千多億顆,太陽就是其中典型的一顆。銀河系是一個相當大的螺旋狀星系,它有三個主要組成部分:包含旋臂的銀盤,中央突起的銀心和暈輪部分。

    螺旋星系M83,它的大小和形狀都很類似于我們的銀河系

    銀盤:

    銀盤(Galactic disk):在旋渦星系中,由恒星、塵埃和氣體組成的扁平盤。

    銀盤是銀河系的主要組成部分,在銀河系中可探測到的物質中,有九成都在銀盤范圍以內。銀盤外形如薄透鏡,以軸對稱形式分布于銀心周圍,其中心厚度約1萬光年,不過這是微微凸起的核球的厚度,銀盤本身的厚度只有2000光年,直徑近10萬光年,可見總體上說銀盤非常薄。

    除了1000秒差距范圍內的銀核繞銀心作剛體轉動外,銀盤的其他部分都繞銀心作較差轉動,即離銀心越遠轉得越慢。銀盤中的物質主要以恒星形式存在,占銀河系總質量不到10%的星際物質,絕大部分也散布在銀盤內。星際物質中,除含有電離氫、分子氫及多種星際分子外,還有10%的星際塵埃,這些直徑在1微米左右的固態微粒是造成星際消光的主要原因,它們大都集中在銀道面附近。

    由于太陽位于銀盤內,所以我們不容易認識銀盤的起初面貌。為了探明銀盤的結構,根據本世紀40年代巴德和梅奧爾對旋渦星系M31(仙女座大星云)旋臂的研究得出旋臂天體的主要類型,進而在銀河系內普查這幾類天體,發現了太陽附近的三段平行臂。由于星際消光作用,光學觀測無法得出銀盤的總體面貌。有證據表明,旋臂是星際氣體集結的場所,因而對星際氣體的探測就能顯示出旋臂結構,而星際氣體的21厘米射電譜線不受星際塵埃阻擋,幾乎可達整個銀河系。光學與射電觀測結果都表明,銀盤確實具有旋渦結構。

    銀暈:

    銀河暈輪彌散在銀盤周圍的一個球形區域內,銀暈直徑約為九萬八千光年,這里恒星的密度很低,分布著一些由老年恒星組成的球狀星團,有人認為,在銀暈外面還存在著一個巨大的呈球狀的射電輻射區,稱為銀冕,銀冕至少延伸到距銀心一百千秒差距或三十二萬光年遠。

    探秘志獨家觀點:

    銀河系相對宇宙來說只是眾多星系的一個,地球只是星系中的滄海一粟,人類更是顯得渺小之極。對地球之外的宇宙探索,我們知道的還少之又少,隨著科技不斷進步,也許我們能找到一個比我們地球還可愛的星球。

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