如果你也喜欢观察星空，那么在没有光污染的情况下，一定看到过一条横跨天空的乳白色光带，这就是银河。银河系是地球所在的星系，它是由大量的恒星、行星、星云以及各种星际物质组成，据估计里面包含着约1000亿到4000亿颗恒星，我们的太阳就是其中之一。
目前人类发射过的，距离地球最遥远的探测器，是美国在1977 年发射的旅行者一号，如今它已经在太空中飞行了 47 年，想要真正离开太阳系，至少还需要上万年。连小小的太阳系，人类都飞不出去，那直径10万光年的银河系全景图，科学家是如何绘制出来的？难道是凭空想象吗？
笨办法：数星星，量距离，算轨迹。18世纪，英国的威廉·赫歇尔曾造出了当时世界上最大的反射望远镜，口径达1.22米，镜筒长12米。赫歇尔通过这个望远镜，对银河系的恒星进行了1083次的观测，共计数117600颗恒星，通过观测星星，他首次确认银河系是一个扁平状的圆盘结构。随后又在其他众多天文学家持续观测下，人们终于确定银河系是螺旋状星系，并且有四条主要旋臂。
早期的观测阶段，天文学家只能利用光学望远镜、以及其他设备来数星星，一颗一颗数，或将天空划分区域，一块一块的数，离得近的就用视差法来测量距离，离得远的就用造父变星法，造父变星是一类星星，它们的亮度会有规律的变亮变暗，且亮度变化周期和实际亮度存在固定关系，所以根据它们的亮度就可以推测出距离。
另外，利用多普勒效应，通过测量天体光谱的红移或蓝移程度，可以确定其运动速度。当天体远离地球时，其发出的光的波长会被拉长，频率降低，光谱线向红色端移动，这就是红移现象。当天体靠近地球时，光的波长被压缩，频率升高，光谱线向蓝色端移动，即蓝移。通过这种方法，我们可以确定恒星是如何运动的。
根据恒星的运动规律推测银河系质量的分布情况，因为质量分布影响着恒星的运动轨迹。比如，靠近银河系中心的恒星运动速度更快，由此可以推断出银河系中心有质量密集区，也就是核球部分，最后结合观测数据，人类逐步绘制出了银河系的初始结构图。
银河系“盲区”的绘制。但这个结构图并不完整，这些只是银河系中我们能看到的部分。在银河系中，一些遥远的天体发出的电磁波会被银河系内的星际尘埃吸收或散射，造成光度减弱，这就是“星际消光”现象，如此一来。
便导致如果仅通过光学望远镜，就很难完全观测到银河系的中心和更远处的地方，可见光望远镜在银河系面前近乎“半盲”。不过人类对银河系的探索并没有就此止步，直到1931年，美国无线电工程师卡尔·央斯基首次发现了银河系的射电辐射，射电波和红外线波段能够穿透星际尘埃云，因此成为了研究银河系的重要手段。
射电望远镜可以发现一种特殊的信号---中性氢原子发出的信号。银河系中有大量的中性氢原子，它们会发射21厘米（1420MHz）的射电谱线，这种谱线可以穿透星际尘埃。通过射电望远镜，科学家们开始能够清晰地看到银河系内深处的恒星和气体分布，逐渐破解了银河的盲区。
绘制全景图。有了这些观测数据后，还需要经过一系列严谨精细的操作。在数学建模阶段，先建立出一个三维坐标系统，依据牛顿万有引力定律和开普勒定律等，构建出质量分布模型。同时也要建立出引力相互作用模型，模拟天体在引力作用下的运动与分布情况。
随后便进入计算机模拟阶段，将观测到的大量数据比如恒星的位置、距离、速度等输入计算机，超级计算机不断地对模型进行数值计算，模拟银河系的形成和演化过程，在这个过程中不断调整参数，使得模拟结果与观测到的银河系完美契合，最终将模拟结果以图像、动画等可视化的方式生成银河系的全景图。
说到这里我们就发现，我们所看到的银河系鸟瞰图，都是科学家们基于大量的观测数据，以及星系规律而绘制的，即使目前我们人类还无法飞出太阳系，但这与实际情况也不会差太多。相信随着科学技术的不断发展，未来我们也许会绘制出更准确、更加详细的银河系鸟瞰图。
