银河系的直径与宇宙的直径（天文学家如何测出银河系的直径）

根据近些年的研究，银河系的直径最大可达20万光年。那么，20万光年意味着什么呢？天文学家如何测出来的呢？

20万光年表示长度，即光在真空中前进20万年的距离。光速是最快的速度，每秒将近30万公里。既然以光速都要走20万年，人类又是如何在有限时间内知道银河系的直径呢？

诚然，光走20万光年的距离需要20万年的时间，但这不代表我们无法在短时间内测出这个距离。在太阳系中，测定天体的距离时，可以向天体发射电磁波（也就是光），然后等待电磁波反射回来，通过测定时间差就能知道距离。

然而，我们不可能以这样的方式来测定银河系的直径，等上20万年不现实。再加上技术限制，用电磁波法来测量银河系直径更是天方夜谭。天文学家有其他方法来测量银河系的大小，不需要等待漫长的时间就能测出。

通过观测银河系中的恒星分布以及河外星系，天文学家知道银河系是一个圆盘状的结构，中心部分有些隆起，并且太阳系远离银河系的中心，处在银河系的猎户臂上。基于这些信息，只要测出太阳系与银心的距离，以及太阳系与背对银心方向的银河系边缘的距离，就能知道银河系的直径。

因此，测量银河系的直径，就等于测量遥远恒星的距离。恒星的测距方法通常包括三角视差法、主序星拟合法、造父变星法。在测量银河系直径时，主要依赖于三角视差法和造父变星法。

三角视差法是一种几何方法，我们在某一时间观测一颗恒星的位置，半年后，地球转到太阳的另一侧，我们再观测这颗恒星的位置，其位置相对于背景恒星是不重合的，这会出现轻微的视差。只要测出视差角，由于日地距离已知，根据三角函数即可算出距离。天文学中最常用的长度单位“秒差距”就是来源于此。

造父变星是一种特殊的恒星，它们的光度变化表现出稳定的周期性。由于造父变星的光变周期和绝对星等之间存在直接的关系，只要测出造父变星的光变周期，就能知道它们的绝对星等，再结合它们的视星等，就能知道它们离我们有多远。

目前，天文学家测出的银河系直径介于10万至20万光年，恒星盘厚度约2000光年，太阳系离银心大约2.6万光年。另据估计，银河系中存在大约1000亿至4000亿颗恒星，恒星与恒星之间的平均距离约为4光年。

除了恒星和星云等普通物质之外，银河系中可能还存在着大量的暗物质。这种神秘的物质笼罩着整个银河系，形成了被称为暗物质晕的结构，它从银心向外延伸可达30万光年。暗物质的含量远超普通物质，它们产生的强大引力维持住了银河系的结构。