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在银河系里遛弯,一不小心就溜进了室女座超星系团

昨晚上睡不着,我爬起来站到阳台上看星星,其实我住的城市光污染不小,能看到的星星扳着指头都数得过来,但我就是喜欢那种感觉——明知道头顶上有几千亿颗太阳在燃烧,肉眼却只能抓到最亮的那几颗,这种反差反而让人觉得宇宙特别实在,不是课本上干巴巴的数字。

说起来你可能不信,我们现在站的这个地方,银河系,其实只是某个更大“街区”里的普通一员,这个街区,天文学家管它叫室女座超星系团,我第一次听到这名字的时候还以为是哪个星座的附属品,后来才知道完全搞反了——银河系才是人家的附属品。

家门口的宇宙地图,长什么样

咱们得先弄清楚自己住哪儿,地球绕着太阳转,太阳系窝在银河系一条叫猎户臂的旋臂上,位置不算市中心,大概在离银河系中心两万六千光年的郊区地带,然后银河系呢,它又和旁边的仙女座星系、三角座星系,还有几十个更小的星系,一起组成了本星系群,这个群的直径大概是一千万光年——数字太大不好消化是吧,你可以这么想:光从群这头跑到那头,要花一千万年,而人类文明才几千年。

但本星系群也不是孤零零漂着的,它和周围一百多个类似的星系群、星系团,被引力拴在一起,形成了一个更庞大的结构,这就是室女座超星系团,也叫本超星系团,它的中心在室女座方向,那里挤着一大堆星系,其中最扎眼的就是室女座星系团,里头少说有一两千个星系在互相绕转。

层级 包含天体 大致尺度
地球 我们脚下这颗 直径约1.2万公里
太阳系 太阳+八大行星等 直径约0.001光年(以奥尔特云计)
银河系 1000亿至4000亿颗恒星 直径约10万光年
本星系群 银河系+仙女座星系+三角座星系等约50个星系 直径约1000万光年
室女座超星系团 至少100个星系群和星系团 直径约1.1亿光年

看到这个表你可能会愣一下——一亿多光年的直径,里面塞着成千上万个星系,每个星系里又有上千亿颗恒星,而太阳,只不过是银河系里不起眼的一粒沙,这种感觉很奇妙,既让人渺小到尘埃里,又莫名地踏实:原来我们真的是宇宙的一部分,不是旁观者。

引力绳那头拴着的“大菠萝”

室女座超星系团最核心的区域,就是刚才提到的室女座星系团,业余天文爱好者用小望远镜就能看到其中几个最亮的椭圆星系,比如M87,这颗星系质量大得吓人,中心藏着一个被拍下照片的超大质量黑洞,它就像超星系团核心区的定海神针,周围一堆星系围着它打转。

不过说实话,室女座超星系团本身的形状不太规则,不是什么漂亮的球形或者旋涡,更像一个被压扁的、有点像大菠萝似的椭球结构,天文学家花了好几十年才把它的轮廓大致描出来,因为从内部往外看,等于你要站在森林里画出整片森林的形状,视野会被树挡住。

在银河系里遛弯,一不小心就溜进了室女座超星系团

有趣的是,银河系并不在超星系团的中心,而是偏居一隅,靠边缘一些,这种“住郊区”的体验感可能比我们想象的更常见——宇宙里大多数星系其实都住在超星系团的边缘地带,真正挤在核心区的反而是少数。

这玩意儿不是终点,后面还有更大的

写到这里你可能以为室女座超星系团就是终极结构了,但事情没这么简单,2014年,有个研究团队在《自然》杂志上发表了一篇论文,确认了室女座超星系团本身又是一个更大结构的一部分——拉尼亚凯亚超星系团,这名字源自夏威夷语,意思是“无尽的天堂”,里面包含了大约十万个星系,质量是太阳的10的17次方倍,室女座超星系团只是拉尼亚凯亚的三根“羽毛”之一。

所以你看,这就像剥洋葱,剥到室女座超星系团这层的时候以为快到底了,结果下一层更大,而且拉尼亚凯亚超星系团之外,还有更大的“宇宙网”结构——由纤维状的超星系团和空洞构成的网状骨架,这个网,才是宇宙在大尺度上真正的模样。

晚上看星星,看到的是什么层级的邻居

扯了这么多,有个很接地气的问题:我们肉眼能看到的那些星星,跟室女座超星系团有关系吗?

在银河系里遛弯,一不小心就溜进了室女座超星系团

答案是——绝大部分没有直接关系,你晚上看到的几乎所有恒星,都在银河系内部,离我们不超过几千光年,也就是说,裸眼看到的“星空”全是本星系内部的风景,室女座超星系团里的其他星系,只有极少数在极黑的地方能被肉眼模糊感知到,比如仙女座星系,它是本星系群里的大块头,离我们二百五十万光年,看起来也就一小团雾状光斑。

至于室女座星系团那些密密麻麻的星系,用肉眼根本看不见,你得用望远镜才能抓住它们,所以有时候我觉得,古人眼里的宇宙和现代人眼里的宇宙完全是两个东西——我们虽然用肉眼看同样的夜空,但脑子里加载的地图已经不在同一个数量级上了。

为什么搞清楚这个,不只是天文学家的事

研究室女座超星系团,本质上是在研究物质在极大尺度上的分布规律,这里面牵扯到暗物质怎么把星系们聚成团,暗能量又怎么推着这些团互相远离,星系团之间的引力拉锯战、星系在团内部的运动模式,这些都是检验引力理论和宇宙模型的关键证据。

我有时候会想,这其实挺像普通人过日子,你能观察到的往往是身边一小圈,但如果你知道自己的圈子嵌在什么样的大结构里,知道引力从哪个方向在拉扯你,心态会不太一样,宇宙学给我的最大启发大概就是这个——眼界拉开一点,眼前的焦虑就自动缩放成微小的波动,而大方向上的结构反而变清晰了。

最后说个琐事,前几天我又站在阳台上,这次我特意往室女座的方向看了看,当然什么超星系团也看不出来,但我知道那边有成群的星系正被引力轻轻拽着,在亿万年的尺度上缓缓移动,而我们这颗行星就带着我们,安安静静地绕着银河系的中心跑,此刻写下这些字的时候,心里忽然觉得很安静。

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