太阳系的家是银河系吗?聊聊我们在宇宙中的地址
昨天晚饭时,小侄女突然问我:"姑姑,老师说我们住在太阳系,那太阳系的家是银河系吗?"我放下筷子想了想,这个问题比看起来要深得多,它其实在问:宇宙里的"家"到底该怎么定义,我当时的回答是——是,但不完全是,而且这个家还在搬家,看着小姑娘困惑的眼神,我决定把这个问题好好捋一捋。
先弄清楚:我们现在住哪儿
要回答太阳系的家是不是银河系,得先搞明白银河系到底是个什么东西,简单说,银河系是一个由几千亿颗恒星、大量气体尘埃以及看不见的暗物质组成的巨大系统,这些恒星通过引力绑在一起,绕着银河系的中心旋转,就像一大群蜜蜂绕着蜂巢飞舞。
那太阳系在这个"蜜蜂群"里的位置呢?说实话,有点偏,我们不在银河系中心,也不在边缘,而是位于一条叫做猎户臂的次级旋臂上,猎户臂夹在更大的英仙臂和人马臂之间,我们距离银河系中心大约6万光年,以银河系直径10万光年以上的尺度来看,我们住在一个挺安静的郊区——这其实是件好事,远离了中心那些暴躁的黑洞和密集的超新星爆发。
我做了个简单的表格,把我们的"宇宙地址"一层层写清楚,小侄女看了直呼过瘾:
| 地址层级 | |
| 所在行星 | 地球 |
| 所在行星系统 | 太阳系(太阳 + 八大行星等) |
| 所在恒星系统群 | 本星际云 |
| 所在星系结构 | 猎户臂(银河系的一条旋臂) |
| 所在星系 | 银河系 |
| 所在星系群 | 本星系群(含仙女座星系等) |
| 所在超星系团 | 室女座超星系团 |
银河系就是太阳系的"家"吗
从引力归属的角度来说,是的,太阳系确实属于银河系,太阳带着我们这一大家子行星,老老实实地绕着银河系中心转,一圈下来大概要25亿年——天文学家管这个叫一个"银河年",上一次太阳转到现在这个位置的时候,恐龙才刚刚开始在地球上露头。
但"家"这个概念对宇宙天体来说,其实挺动态的,银河系不是铁板一块,它是一个在不断演化、甚至不断"吞噬"邻居的活物,天文观测发现,银河系的外围恒星晕里藏着好几条星流——那些是被银河系引力撕碎并吞并的小型星系留下的残骸,其中最出名的要数人马座矮星系星流,它正绕着银河系转,已经被拉扯得不成样子了。
也就是说,银河系这个"家"本身就在不断吸收新成员,有些恒星可能是几十亿年前才从别的星系"搬"过来的,现在也成了银河系公民,这么一看,家的边界其实挺模糊的。
我们的"家"还在和邻居合并
更有意思的是,银河系并不是孤零零地待着,它和旁边的仙女座星系正在以每秒约110公里的速度相互靠近,按照目前的测算,大概在40亿年后,这两个巨大的星系会发生一次史诗级的碰撞合并,电脑模拟显示,合并之后会形成一个更大的椭圆星系,有科学家已经给它起好了名字——"银河仙女星系"。
到那时候,太阳系的家算哪儿?还是银河系吗?还是得换个新名字?我在查资料的时候看到一项来自《天体物理学杂志》的研究,里面提到太阳系在合并过程中有大约50%的概率会被甩到离新星系中心更远的位置,甚至有极小的概率直接被抛射出整个系统,如果真被抛出去了,那太阳系就成了星际空间的流浪者,连个"家"都找不着了。
回过头看,什么是"家"
和小侄女聊完之后我一直在想,人类问"太阳系的家在哪儿",其实不只是在问一个天文学问题,我们习惯用自身的经验理解宇宙,觉得小东西应该属于大东西,地球属于太阳系,太阳系应该属于银河系,这套逻辑在地球上好用,但在宇宙尺度里,很多东西并不那么确定。
太阳系目前确实在银河系里安安静静地绕着圈,但它也曾经穿过银河系的旋臂密度波,经历过近距离的超新星爆发,未来的路径还充满变数,银河系给了我们一个相对稳定的环境——旋臂之间的"郊区"位置让地球躲过了不少宇宙灾难,生命的演化才有了足够长的平静期,从这个意义上说,银河系不只是一个冷冰冰的物理容器,它的结构和历史其实已经刻进了我们的存在本身。
小侄女最后说:"那我以后写信可以写——地球,太阳系,猎户臂,银河系,宇宙。"我说再加一句"可观测宇宙"就更准确了,她撇撇嘴说写不下了,也对,知道自己在哪儿就够了,没必要非得把地址精确到小数点后好几位。