银河快报

有天晚上看星星,脑子里蹦出一个怪问题

上周六在阳台上架了个小望远镜,本来想看土星环,结果小区光污染太严重,模模糊糊只看到几颗亮星,我一边收设备一边瞎琢磨,突然想到一个事:猎户臂里到底有多少个银河系?

说出来你可能觉得好笑,我琢磨了两秒才反应过来——这问题从根上就拧巴了,猎户臂本身就在银河系里头,就像你问“三环路里面有多少个北京城”一样,概念混在一块儿了。

但我后来发现,这种“问错的问题”背后,其实藏着不少人心里真正的困惑:猎户臂到底是个啥?它跟银河系是什么关系?我们在银河系里到底算老几?

下面就是我在网上查了一圈、翻了半本天文书之后理出来的东西,没有公式,挺好懂的。

先搞清楚:猎户臂不是“别的什么”,它就是银河系的一部分

银河系是一个棒旋星系,大概长这样:中间鼓起来一个核球,周围伸出几条旋臂,像宇宙里一个大风车,咱们太阳系就住在其中一条旋臂——猎户臂的内侧边缘上。

猎户臂的全名叫“猎户–天鹅臂”,有时候也叫“本地臂”,它不是最大的旋臂,更像一条连接英仙臂和人马臂的“支线”。

旋臂名称 在银河系的位置 主要特点
英仙臂 外侧 银河系最大旋臂之一
猎户臂(本地臂) 中间偏内 太阳系所在,尺寸较小
人马臂 内侧 靠近银心方向
矩尺外臂 更外侧 较晚发现的旋臂结构

所以答案很直接:猎户臂里头,只有一个银河系。因为它本身就是银河系的一条“胳膊”,你说的“猎户臂”,本质上就是银河系内部的一个区域。

那如果换个问法,可能就有点意思了

我猜很多人真正想问的其实是:猎户臂这条“胳膊”里头,到底有多少个恒星系?

这里“恒星系”跟“银河系”完全两码事,银河系是“星系”(galaxy),而咱们太阳系是银河系里的一个“恒星系统”(solar system或者star system)。

猎户臂宽度大约3500光年,长度不知道,可能有一两万光年,它里边有恒星形成区、疏散星团、分子云,还有些肉眼看得见的亮星,光猎户座所在的这块区域,就集中了大量年轻恒星和正在孕育恒星的“育婴室”。

其中比较有名的恒星系包括:

  • 参宿四——猎户肩膀那颗发红的恒星,随时可能发生超新星爆发
  • 参宿七——蓝白色的超巨星,亮得吓人,离我们大约860光年
  • 猎户座大星云(M42)——不是恒星系,而是恒星正在诞生的地方,距离大约1344光年

再加一个:太阳系本身。没错,就在猎户臂靠近内侧边缘的位置,离银心大约2.6万光年。

图:猎户座可见的亮星与局部结构

再往外想一层:整个宇宙里有多少个“银河系”?

这问题彻底超出了猎户臂的范畴,但也挺值得顺嘴提一下。

银河系是宇宙里几千亿个星系中的一个,可观测宇宙里,星系数量估计在2000亿到2万亿之间(《天文学与天体物理学年评》2021),每个星系又包含几千万到上万亿颗恒星。

天文学家给这些星系分过类:

  • 旋涡星系——像银河系、仙女座星系,有旋臂结构
  • 椭圆星系——结构模糊,恒星随机运动,外形像个椭圆
  • 不规则星系——没固定形状,经常是引力拉扯的产物

咱们银河系属于旋涡星系里的“棒旋”这一支,中间有条棒状结构,仙女座星系是普通旋涡,没有棒,二十亿年后它们俩撞一起的时候,猎户臂估计就没了。

图:银河系与仙女座星系大小对比示意图

写到最后我觉得,问错问题有时候反而是个好起点

我一开始觉得自己问了个傻问题——“猎户臂里有多少个银河系”,后来发现,这个问题之所以会冒出来,是因为脑子里“猎户臂”和“银河系”这两个词的关系没理清。

我们经常听到“银河系”这个词,也经常听到“猎户臂”,但很少有人用一句话说清楚它俩的从属关系,书上写得专业,普通人读不进去,我能理解这种困惑——就像小时候我以为“太阳系”和“银河系”差不多大,后来才知道差了好几个数量级。

猎户臂是银河系的一条旋臂,银河系是一个星系,宇宙里有上万亿个银河系这样的星系,这三个层级,大概就是抬头看天的时候,最基础的那张地图。

下次你冬天晚上看到猎户座那三颗排成直线的腰带星,可以往左边瞄一眼,看到那颗发红的参宿四,它就在你所在的这条“宇宙胳膊”上,离你不远,也就几百光年。

有天晚上看星星,脑子里蹦出一个怪问题

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