银河系转一圈要多久？我家楼下的煎饼摊都换了好几代了

有天晚上带孩子看星星，她突然问我：“爸爸，银河系会不会像旋转木马一样转啊？转一圈要多久？”我一下子被问住了——对啊，咱们住的这个“星系大转盘”,自转一圈到底要多少年？

先说答案：太阳这儿转一圈要2亿多年

天文学家测出来的结果是：在太阳这个位置上，银河系自转一周大约需要 2亿到2.5亿年，这个时间有个专门的名字叫银河年，或者叫宇宙年。

5亿年是什么概念？这么说吧，上一次太阳转到这个位置的时候，地球上还没有恐龙，大陆还连在一起是盘古超大陆，生物刚刚经历二叠纪大灭绝,煎饼摊这种事物更是连影子都没有。

等等，银河系不是一块硬盘

这就得用到费曼老爷子教的办法了——先把复杂的事情掰开揉碎，银河系不是像一张密实的唱片那样整体旋转的，它更像一碗搅动的浓汤，里面的恒星各有各的速度，靠近中心的恒星转得快，外围的转得慢，这叫较差自转。

银河系自转一周”这个问题本身就有点坑，你得先说清楚你问的是哪儿，不同位置的恒星,转一圈花的时间差得远了去了。

位置	距银心距离	公转速度	转一圈需时
银河系中心附近	约0.1万光年	~1000 km/s	几百万年
太阳所在位置	约2.6万光年	~220 km/s	约2.2-2.5亿年
外围旋臂边缘	约5万光年	~150 km/s	超过3亿年

你看，同样是银河系里的恒星，中心和边缘的“生物钟”完全不一样，中心的恒星都转完好几十圈了，外围的还在慢悠悠晃荡，咱们太阳算是住在“郊区”，不快不慢,刚好合适。

说到这儿我得插一句暗物质的事儿

刚才说不同位置的恒星转一圈时间不一样，按理说越往外应该越慢对吧？实际上科学家发现，银河系外围的恒星公转速度并没有按预期急剧下降，反而维持在一个挺高的水平，这就奇怪了——按我们能看见的物质总量来算,引力根本不够把外围恒星拽得这么快。

于是天文学家推测，银河系里还藏着大量我们看不见的暗物质，它们提供了一个巨大的暗物质晕，像看不见的胶水一样把整个银河系兜住，具体有多多？银河系的总质量大概在1万亿到2万亿倍太阳质量之间，而我们能看到的恒星、气体、尘埃加起来，可能只占其中不到10%，也就是说，银河系这个“大转盘”之所以能这么稳当地转着，靠的是九成以上的暗物质在背后撑着，这感觉就像你看到一座冰山,水面上那点只是零头。

顺便说个有意思的数据，根据欧洲盖亚卫星（Gaia）的最新观测，太阳目前正以大约每秒220公里的速度绕着银心飞奔，算出这个数字的方法不复杂——测量银河系中心相对于太阳的运动，再根据我们离银心的距离，就能推出来，220公里每秒是什么概念？你读完这句话的那一秒，太阳已经带着地球一起在银河系里狂奔了两百多公里了，但即便如此，绕完一圈还是要两亿多年,可见银河系这条跑道有多大。

银河年能拿来干吗

太阳诞生到现在大概活了46亿年，换算成银河年大概是 18到20个银河年，也就是说，太阳已经绕着银河系中心转了差不多二十圈了，上一次太阳转到这个位置的时候,地球上最早的微生物都还没出现。

把这个时间尺度用到地球上更有意思：

• 恐龙灭亡到现在，太阳只绕了银河系的大约六十分之一圈，连一个街区都没走出去
• 人类这个物种的全部历史，等于太阳在银河系里挪了一根头发丝的距离
• 恐龙的整个统治时代，太阳绕了差不多三分之一个银河年

怎么测出来的

我查了一下资料，这些数据主要来自两项大工程：欧洲航天局的盖亚卫星（Gaia）（2013年发射，专门测量银河系里十亿多颗恒星的位置和速度）和射电望远镜对银河系中心黑洞人马座A*的长期监测，科学家们综合了恒星运动学、射电天文的长期观测数据、银河系质量模型推算出来的结果。

方法说起来也直观：先精确测出太阳离银心的距离——大约2.6万光年，这个数字靠的是甚长基线干涉测量（VLBI）技术观测银心附近的恒星运动得出来的；再通过盖亚卫星的数据测出太阳相对于银心的运动速度；两个数字一除，就知道转一圈要多久了，当然实际操作中要考虑的因素多得多，比如银河系不是一个完美的圆盘，还有旋臂结构、棒状结构的引力影响等等。

不同研究团队算出来的数字略有差异，有的说是2.2亿年，有的说是2.5亿年，差异主要来自对太阳到银心距离测量精度的不同，以及对银河系质量分布模型的不同假设，每一颗恒星的精确数据都在帮我们把这个数字校准得更准，我写这篇文章的时候，顺手查了一篇《天体物理学杂志》上的综述（Bland-Hawthorn & Gerhard, 2016），里面把不同方法得到的结果梳理得很清楚,有兴趣的话可以顺着这个线索找来看。

现在你知道了，银河系转一圈要两亿多年，下次孩子问你这个问题，你就可以一边指着头顶的星星，一边告诉他：那边那些亮晶晶的东西啊，一圈转下来,地球上的山脉都换了好几茬了。