银河快报

银河系在宇宙的哪一边

前几天晚上,我躺在阳台的躺椅上看星星,脖子仰得有点酸,突然冒出一个念头——我们整天说银河系、银河系,可银河系到底在宇宙的哪个位置?在“哪一边”?这个问题听起来简单,细想却让人发懵。

后来我查了不少资料,才发现这个问题的答案比我想象的有意思得多,而且它确实有一个很明确的说法。

银河系在宇宙的哪一边

“哪一边”这个问题本身就有问题

咱们先得把问题拆开看,你问“银河系在宇宙的哪一边”,暗含了一个前提——宇宙有一个中心,或者有一个绝对的参照系,然后我们可以说某个东西在东边、西边、左边、右边。

但实际情况是:宇宙没有中心,我知道这句话你可能听过很多遍,但它的真正含义值得再琢磨一下,当年天文学家哈勃发现远处的星系都在远离我们,很多人第一反应就是“那我们岂不是在宇宙中心?”可实际上,从任何一个星系看出去,其他星系都在远离它,就像一只蚂蚁站在一个正在被吹大的气球表面上,无论它在气球的哪个位置,它周围的橡胶都在向外拉伸,它都会觉得“我是中心”。

所以严格来说,“宇宙的哪一边”这个问法在物理上不太成立。

那换个问法——银河系的可观测宇宙地址是什么

虽然宇宙没有绝对坐标,但我们在天文学里有一套自己的定位方法,如果非要用生活中的类比,这事儿更像是“说出你家在哪个小区、哪条街”,而不是“说出你在房子里的哪个角落”。

从最大的尺度往下看,银河系的“地址”大概是这样的:

  • 可观测宇宙——半径大约465亿光年的球体区域,我们能看到的所有东西都在这里面。
  • 拉尼亚凯亚超星系团——这是一个巨大的超级结构,包含大约10万个星系,跨度超过5亿光年,银河系就在这个“大家伙”里。
  • 室女座超星系团——拉尼亚凯亚的核心区域,也是我们所属的较小一级的结构。
  • 本星系群——直径约1000万光年,包含银河系、仙女座星系、三角座星系等几十个星系。
  • 银河系——就是咱们的星系,直径约10万光年,包含千亿颗恒星。

打个比方的话,可观测宇宙是一个超级大城市,拉尼亚凯亚是一个区,室女座超星系团是这个区里最热闹的商圈,本星系群是商圈附近的一个街区,而银河系就是你家所在的那栋楼。

在可观测宇宙的“地图”上画一个点

如果要更直观地回答“在哪一边”,我们可以把可观测宇宙想象成一个巨大的球,地球上的地图有经纬线,宇宙学家也有一张“天图”——宇宙微波背景辐射给出的宇宙“底图”,以这个底图为参照,所有大尺度结构都能找到自己的位置。

在这个“地图”上,银河系并不在什么特别的位置,它没有蹭到宇宙的边缘,也不是什么中心区域,从坐标上来说,拉尼亚凯亚超星系团在宇宙大尺度纤维状结构的一张“网”上,像一个节点,而银河系就在拉尼亚凯亚内部一个不起眼的位置上,距离拉尼亚凯亚的引力中心——巨引源——大约2亿光年。

换句话说,如果硬要给银河系定一个“宇宙地址”,那就是:可观测宇宙的拉尼亚凯亚超星系团内,靠近室女座超星系团核心区域的本星系群中,距离巨引源约2亿光年处。

银河系在宇宙的哪一边

最早人们是怎么知道银河系不是宇宙全部的

这件事我觉得挺有意思,顺带聊两句,不到一百年前,天文学家还在激烈争论“那些模糊的漩涡状星云到底是在银河系里面,还是银河系外面”,当时有一种观点认为,宇宙就是银河系这么大。

1923年,埃德温·哈勃在仙女座“星云”里发现了一类叫做造父变星的恒星,这种恒星有个好用的特性:它的光变周期和真实亮度之间有严格的对应关系,只要测出光变周期,就能算出它的真实亮度,再和肉眼看到的亮度一对比,距离就出来了,哈勃算出来的结果让所有人吃了一惊——仙女座“星云”离我们有上百万光年远,远远超出了银河系的范围,那一刻,人类才知道,银河系只是茫茫星海中的一个岛屿,宇宙远比想象的大得多。

一个让人稍微安心的事实

写到这儿我突然想到一点,你会发现,人类在宇宙中的位置真的没什么特殊的。哥白尼告诉我们地球不是太阳系的中心,哈勃告诉我们银河系不是宇宙的中心,后来的观测又告诉我们,我们所在的超星系团也不过是宇宙大网上一个普通的节点。

这听起来可能有点让人泄气,但我反而觉得挺踏实的,没有特殊地位,也就没有特殊的压力,银河系在宇宙的“哪一边”?答案其实是——宇宙的每一“边”看起来大概都差不多,我们就待在一个安静平淡的角落里,而这恰恰是生命能够慢慢演化、人类能够从容看星星的前提。

结构层级 名称 大致尺度
我们所在的星系 银河系 直径约10万光年
所属星系群 本星系群 直径约1000万光年
所属超星系团 室女座超星系团 直径约1.1亿光年
所属超级结构 拉尼亚凯亚超星系团 跨度约5.2亿光年
最大的舞台 可观测宇宙 半径约465亿光年

夜空里的每一颗星,几乎都在银河系里,而银河系本身,正安安静静地飘在拉尼亚凯亚这个庞然大物的某个寻常角落,下次你抬头看天的时候,也许可以想象一下,在这个超级城市般的宇宙里,我们就住在其中一个不起眼但足够温暖的小楼里,这个念头让我觉得挺奇妙的。

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