□作者: 赵君亮
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目前，厚盘的存在已经为人们所普遍接受，并进行了深入的研究［7］，这样一来原来关于银河系结构的3成分（核球+银盘+银晕）模型，应代之以四成分（核球+薄盘+厚盘+银晕）模型.在更为细致的研究中，薄盘恒星更进一步区分为年轻薄盘和老年薄盘两种成分.其中老年薄盘就是原来意义上的薄盘，而年轻薄盘恒星的空间分布更要“薄”一些，标高仅为100pc.在太阳附近，属于年轻薄盘的仅占薄盘恒星的20%左右.另一方面，银河系中的星际气体尘埃物质主要集聚在银道面附近，它们的空间分布也呈现盘状结构，这就是气体盘.由此可见，银河系物质的盘状结构颇为复杂.
厚盘结构并非只见之于银河系，在其他一些旋涡星系中也已发现了存在厚盘的观测证据，这说明至少对部分星系来说，厚盘很可能是较为普遍存在的一种结构成分，它们的形成和内禀性质必然与星系演化过程密切相关.
自厚盘发现以来，人们提出了若干种不同的厚盘形成机制，以解释厚盘和厚盘恒星的各种观测性质，如薄盘和厚盘依次形成的坍缩机制，银河系与伴星系交会或并合使银盘增厚，早期银盘对物质的直接吸积，以及薄盘天体的运动学扩散等.这些机制可分为“先厚后薄”和“先薄后厚”两大类，其中坍缩理论属于“先厚后薄”机制，其余几种则都可归于“先薄后厚”机制.鉴于问题的复杂性，以及新观测资料的不断涌现，天文学家的认识还没有取得完全一致.往往是一种机制能说明某些观测特征，但却不能解释另一些观测特征.
坍缩机制认为，厚盘和薄盘是银河系在演化过程中相继形成的两种结构.先是通过坍缩形成厚盘，剩余气体因进一步内落而形成薄盘.初始坍缩可以是一种快坍缩，也可能是一种受压力支撑的慢过程.快坍缩机制的理论基础是ELS模型，厚盘形成经历的时间大约只有4亿年，薄盘在这之后形成，历时6亿年.慢坍缩机制认为，由于气态物质的压力支撑作用，引力坍缩表现为一种慢过程，在形成银河系的几十亿年时间内，厚盘先形成，然后再生成薄盘.慢坍缩和快坍缩的观测表现应该是不同的：前者有足够时间在厚盘中形成垂直银道面方向上的金属丰度梯度，而后者则没有足够长的时间来建立这种梯度，但目前的观测资料还不能对此做出明断.
随着星系并合现象(见图6)的普遍发现，一种比较流行的观点认为，因银河系与某个较小质量伴星系的并合，早期形成的薄盘恒星由于受到剧烈的运动学加热、扩散而形成厚盘.这里又可以有两种不同的加热途径：一种是需要银河系与伴星系发生实际上的并合，另一种则强调并不一定要求伴星系直接落入银盘中，伴星系与银河系的密近交会同样能形成厚盘.有人通过数值模拟发现［8］，如对伴星系设定某个质量范围，并与银河系薄盘以一定的倾角并合，结果是银盘恒星会形成两个服从指数律的数密度分布，其中外部成分就是厚盘.
与剧烈并合机制不同，物质的直接吸积是一种慢过程，而厚盘的形成便是缓慢吸积过程的产物.这种机制认为，银河系本身就是由许多比较小的成分通过某种随机方式形成的，早期形成的薄恒星盘会通过不断吸积小的伴星系，使薄盘因受到运动学加热而生成厚盘.不过有人认为，如果把相当于盘质量10%—30%的伴星系放在距盘中心10倍盘半径的地方，它们就会因主星系（银河系）的潮汐作用而瓦解，因而对盘增厚的作用很小.吸积机制的理论基础是西尔勒等人的观点［9］.
在1950年代初就已发现，恒星运动的速度弥散度随着恒星年龄的增长而变大.进一步的工作表明，这一观测事实可以解释为盘内恒星通过扩散机制不断受到运动学加热的结果［10］.薄盘中恒星经过长时间的运动学扩散而到达高能轨道，并由此形成厚盘的观点就是在上述工作的基础上提出来的.所谓运动学扩散，是指原来在银道面附近作近圆轨道运动的恒星，由于某种原因变为在与银道面斜交的椭圆轨道上运动.这类原因可能有：银河系旋涡结构对恒星运动轨道的扰动；分子云对恒星运动的散射作用；大质量晕天体在运动过程中穿越银盘时对盘天体运动的影响等.
在上述各种厚盘形成机制中，比较多为人们所接受的是“先薄后厚”的并合机制，以及可能还有“先厚后薄”的快坍缩机制.其他“先薄后厚”的形成机制因与一些重要实测结果不符而受到较多的质疑，慢坍缩机制则基本上已不为人们所关注.应当说，涉及厚盘以及星系形成和演化的一些重要问题还没有完全弄清楚.比如，不同星系中的厚盘是否会有不同的形成机制？一种以上的机制是否会在不同的程度上同时对厚盘的形成发挥作用？等等.
4 结束语
银河系形成和演化所涉及的内容非常广泛，非本文所能逐一评述.随着许多大型设备投入有关的观测工作，以及包括整个电磁波譜的多波段天文观测的开展，天文学家取得了海量观测数据，这对深入研究银河系、星系的形成和演化提供了极为宝贵的资料，也提出了更多的实测结果需要由理论来加以解释［11—14］.在星系天文学中，银河系显然具有不可替代的重要地位.就单个星系而言，有关银河系的观测资料最为丰富，由银河系得出的结论还可以为探索河外星系的奥秘提供观测约束，这正是人们重视银河系研究的主要原因之一.
那么，未来银河系又会向何处去？
银河系在宇宙中并不是孤立的，它与邻近的几十个形态不同的星系构成了一个不太大的星系集团，称为本星系群，空间范围约为650万光年，银河系和仙女星系是本星系群中最大的两个星系.
离银河系最近的有两个质量较小的星系，即大、小麦哲伦云，它们绕银河系转动，且有气体从中逸出，形成长条形的物质流，这是由于银河系的引力作用而从麦哲伦云中拖曳出来的.即使麦哲伦云能长期稳定而不被银河系所吞并，那么也许总有一天其中的物质会流入银河系，并对银河系的结构和演化产生影响.不过，因为大、小麦哲伦云的总质量只有银河系质量的1/20左右，这种影响不大可能使银河系的总体结构和演化进程发生重大的变化.
银河系一方面绕着本星系群的质心缓慢转动，另一方面又以每秒约200km的速度朝着麒麟座方向运动，并与仙女星系不断靠近.有人估计经过几十亿年或更长的时间后，这两个目前相距240万光年的巨星系最终会发生碰撞甚至并合(见图7).如果这一事件真的发生，鉴于仙女星系的质量约为银河系的2倍，届时银河系（以及仙女星系）的结构、内部运动以至演化过程都会发生重大变化.当然，并合过程是十分漫长的，但具体结果究竟怎样，如两者是否会合二为一，并生成活动星系核，同时产生各种形式的剧烈活动，最终是否会形成一个巨椭圆星系，太阳在银河系中的运动轨道会发生多大改变，甚至会不会影响到地球绕太阳的运动轨道以及人类后代的生存，等等，这些后果今天当然是很难预测的.
参考文献
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