哎,银河系在宇宙里到底算大还是算小啊?
前几天夜里我带着小侄子在阳台上看星星,小家伙突然问我:“叔叔,咱们住的这个银河系,在宇宙里算大吗?”我愣了一下,说实话,这个问题我第一反应是“那肯定大啊”,但仔细一想,好像又不对,因为你说它大吧,往宇宙尺度一放,它可能连粒灰尘都算不上;你说它小吧,光从银河这头跑到那头都要十万年。
这事儿越琢磨越有意思,正好我也翻了翻最近的天文学资料,咱们一块儿聊聊这个事儿,我尽量用大白话把这个尺度感讲清楚,不带那些玄乎的。
先把银河系的尺寸搞明白
咱们得先心里有数,银河系本身到底多大,我以前上学的时候,课本上说银河系直径大概是10万光年,这个数字现在看其实有点保守了,最近几年天文学家根据盖亚卫星的数据重新测算,发现银河系的银盘加上外围的暗物质晕,直径可能达到180万到200万光年左右,我们能看到的恒星盘面部分,大概还是10万到15万光年的样子。
什么概念呢?我换算一下你就明白了:
光一秒钟跑30万公里,绕着地球赤道能跑七圈半,一光年就是光跑一整年的距离,大概9.46万亿公里,十万光年呢?那就是9.46万亿公里再乘以十万,写到这儿我自己都有点晕,这数字已经超出正常人的想象范围了。
但咱们可以做个很接地气的类比,如果把太阳缩小到一粒沙子那么大,大概直径一毫米,那离我们最近的比邻星就是30公里外的另一粒沙子,而整个银河系,按这个比例,就是一个直径差不多能装下整个地球轨道的巨大圆盘,你看,光这玩意儿本身就已经大到离谱了。
放到宇宙里比比看
好,现在咱们把银河系当成一个“基本单位”,往更大的尺度上看,这才是真正让人头皮发麻的地方。
在星系里是什么水平?
咱们先在同级别的选手里比一比,银河系是一个棒旋星系,质量大概在1万亿到1.5万亿个太阳质量之间,这个数字在宇宙里排什么位置呢?我整理了个简单的对比表:
| 星系名称 | 类型 | 直径(光年) | 与银河系比较 |
| 小麦哲伦云 | 矮星系 | 约7,000 | 小得多,是银河系的卫星星系 |
| 银河系 | 棒旋星系 | 约150,000 | 基准线 |
| 仙女座星系(M31) | 旋涡星系 | 约220,000 | 比银河系大约1.5倍 |
| IC 1101 | 超巨椭圆星系 | 约400万 | 能装下上千个银河系 |
你看,银河系在矮星系面前是庞然大物,但在IC 1101这种巨无霸面前,就是个弟弟,不过话说回来,像IC 1101这样的超巨椭圆星系在宇宙里并不多见,大多数星系其实都比银河系小,所以银河系在星系这个圈子里,算是个偏大的中产阶层,比上不足比下有余。
再往上跳一个层级
星系往上的结构是本星系群,银河系和仙女座星系是这个群里的两个大哥,带着几十个小弟,本星系群的直径大概是1000万光年,接着是室女座超星系团,直径约1.1亿光年,包含了好几千个星系,再往上,拉尼亚凯亚超星系团,直径5.2亿光年,包含大约10万个星系,到这里,银河系已经变成了一个几乎可以忽略不计的小点。
但还没完,2014年天文学家发现,拉尼亚凯亚超星系团也不过是双鱼-鲸鱼座超星系团复合体的一部分,这个结构长度超过10亿光年,而目前人类观测到的可观测宇宙直径,大约是930亿光年。
我算了一下,930亿除以15万,等于62万倍,也就是说,整个可观测宇宙在直径上能排下62万个银河系首尾相连,要是论体积,那得是几千万亿个银河系才填得满,写到这儿,其实我已经不觉得银河系“大”了,感觉它渺小得有点让人心疼。
那银河系到底算大还是算小?
说实话,这个问题没有标准答案,全看你的参照系。
你站在地球上,银河系大到没边,太阳带着地球绕银河中心转一圈要2.3亿年,这个时间跨度从恐龙诞生到现在都还不够跑完一圈,从这个角度看,银河系就是我们的整个世界,它大到让人绝望。
但你把镜头拉远,拉到宇宙微波背景辐射那个尺度,银河系连一个像素都占不到,可观测宇宙里有至少两万亿个星系,银河系不过是其中之一,而且还不是最大的那一类,在这个尺度上,银河系根本不值一提。
天文学家布伦特·塔利带领的团队在2014年那篇关于拉尼亚凯亚超星系团的论文里提到,在整个可观测宇宙的大尺度纤维状结构中,银河系所在的位置不过是其中一根“纤维”上的一个不起眼的节点,你想想,这种感觉就像站在北京西站的人潮里,你就是那两万亿分之一。
但换个角度想,银河系虽然不大,但它恰好能孕育出我们,它不大不小,金属丰度合适,中心黑洞也不算太活跃,旋臂结构给太阳系提供了一个相对安全的运行轨道,这些条件少了哪一样,可能都没有今晚咱俩在这儿聊星星的机会,所以银河系在宇宙里不算最大的那挂,但对于我们来说,它就是那个刚刚好的家。
小侄子听完我乱七八糟说了一大堆,沉默了几秒,然后指着天空说了句:“那它还挺厉害的。”我笑了,可不是嘛,不大不小刚刚好,这才是最难得的。
