银河快报

银河系里到底有多少个星系?我问错问题了吗

昨天晚上我窝在沙发里刷手机,看到一个帖子写着“银河系一般多少个星系”,当时我脑子里“嗡”了一下——这问题本身就有毛病啊,银河系本身就是一个星系,它里面怎么可能还装着一堆星系?

但后来我仔细想了想,问出这个问题的人可能想问的是别的意思,可能是把“银河系”和“宇宙”搞混了,也可能是想问银河系里有多少颗恒星,这种混淆其实挺普遍的,毕竟我们抬头看天的时候,那条亮闪闪的带子看起来好像什么都能装得下。

所以我决定把这个问题拆开来讲清楚,先回答字面上的问题,再回答那个真正想问的问题,中间可能还会冒出一些让你意外的数字。

先搞清楚:银河系本身就是一个星系

银河系是我们太阳所在的这个巨大天体系统的名字,它属于星系这个类别,而不是一个包含多个星系的容器,你可以把它想象成一座城市——城市里面有无数栋房子(恒星系统),但城市本身只是一座城,不是很多座城的集合体。

换句话说,银河系里面没有其他星系,如果问“银河系一般多少个星系”,答案就是1个,因为它自己就是那一个。

不过这事儿也不能就这么敷衍过去,我翻了翻资料,发现有些天文学家讨论过一个有趣的问题:银河系在形成过程中有没有吞掉过其他小星系?答案是有的,银河系目前正在吞噬几个矮星系,比如人马座矮椭球星系,它的残骸已经被银河系的引力撕碎,散布在银河晕里,但这些被吞进去的东西已经没有独立的星系结构了,不能算作银河系“里面”的星系。

你可能想问的,其实是这个

我猜大多数人打出“银河系一般多少个星系”的时候,心里想的是:银河系里有多少颗恒星?或者更宽泛一点——银河系里到底装了多少东西?

好,这个问题就有的聊了。

银河系里恒星的数量不是用一个“确切数字”就能说完的,因为没人能一颗一颗去数,天文学家用的是统计估算的方法:先测量银河系的总质量,然后根据恒星平均质量的分布,推算出大致的恒星总数,目前比较公认的范围是:

估算来源 恒星数量(亿颗)
早期粗略估计(20世纪中后期) 1000~2000
基于红外巡天数据的现代估算(如斯皮策太空望远镜、盖亚任务) 2000~4000
考虑了低质量红矮星占比更高的最新模型 4000上下,某些研究甚至认为可能接近8000

所以如果你在路上随便抓个天文学家问“银河系有多少颗恒星”,对方大概率会回答:大概是2000亿到4000亿颗,这个数字浮动着,因为银河系边缘区域太暗了,暗到我们根本看不清那些质量极小、光线极弱的红矮星。

说到这儿你可能会想:2000亿到4000亿颗恒星,这是什么概念?我来试着让它变得具体一点——如果每颗恒星算一粒沙子,那银河系的恒星数量大概可以装满两万多辆标准自卸卡车,你现在去海边抓起一把沙子,手里可能就有几千颗“恒星”。

那颗“超级黑洞”是怎么回事

银河系中心有一个质量超级大的黑洞,叫人马座A*(Sagittarius A*),质量大约是太阳的400万倍,很多人听说这个数字会以为银河系是围着它转的,其实不是——银河系里恒星围绕的是整个星系的质量中心,人马座A*的质量虽然在单个天体里算巨无霸,但跟整个银河系动不动就上万亿太阳质量的总量比,连零头都算不上,所以别被那个“400万倍”吓到,它在银河系面前也就是个小不点。

银河系在整个宇宙里又算什么

把视角再拉开一点,银河系本身是本星系群的一员,本星系群里大约有50到80个星系,其中最大的是仙女座星系,银河系排第二,再往外看,本星系群又属于室女座超星系团,这个超星系团里面少说有上千个星系,而整个可观测宇宙里,像银河系这样的大小星系加在一起,至少有2万亿个,对,2万亿个星系,不是恒星,是星系

所以回到最开始那个问题,“银河系一般多少个星系”——如果你问的是“宇宙里有多少个银河系这样的星系”,那答案是数万亿个,每个星系里又有上千亿颗恒星,你算算这乘法,数字大到人类大脑已经没法真正感知了。

银河系在宇宙中的位置示意图

银河系里到底有多少个星系?我问错问题了吗
银河系在夜空中呈现为一条横跨天穹的明亮带状结构(图片来源:Bruno Gilli / ESO)

这张照片拍的是从地球表面看到的银河系,我们身处银河系内部,看到的其实是银河系盘面的投影,那些密密麻麻的光点不是单个的恒星,而是视线方向上无数颗恒星叠加在一起的效果,你仔细看中间暗色的裂缝,那是星际尘埃挡住了后面恒星的光。

如果银河系里真有什么“子星系”的话

前面我提到过银河系会吞掉小星系,这事儿还没讲完,天文学家在银河系晕里发现了不少星流,比如人马座星流,这些都是一些可怜的小星系被银河系引力扯碎之后的“尸体”,拿盖亚卫星的观测数据来看,银河系在过去几十亿年里至少合并过大大小小十几个矮星系。

还有一种东西叫球状星团,比如半人马座ω星团,有些球状星团的核心密度极高,内部可能藏着中等质量黑洞,有科学家猜测它们其实是被剥掉了外围物质的矮星系核心残骸,如果这个假说成立,那银河系里确实曾经有过“星系套星系”的局面,只不过大星系赢了,小星系就剩一堆渣渣。

银河系与仙女座星系的相对位置

银河系里到底有多少个星系?我问错问题了吗
仙女座星系(M31),本星系群中最大的成员,大约40亿年后将与银河系发生碰撞(图片来源:Adam Evans / 基于帕洛马天文台数据)

这个漂亮的旋涡就是仙女座星系,距离我们大概250万光年,你晚上在光污染少的地方能找到它,它是我们用肉眼能看到的最远天体,有意思的是,银河系和仙女座星系正以每秒120多公里的速度相互靠近,大概40亿年后会撞到一起,不过别担心,星系碰撞不是实体对撞,里面恒星之间的距离太大,两个星系会穿越合并成一个新的椭圆星系,已经有天文学家给它起好了名字——“Milkomeda”,银河仙女星系。

数字背后的那种感觉

写到这里我忍不住想说点跑题的话,每次查这些数字——2000亿颗恒星、2万亿个星系——我都会有一种很奇怪的感觉,你知道2000亿是个啥概念吗?假设你一秒钟数一颗恒星,不吃不睡一直数,数完银河系的恒星需要六千多年,而这只是银河系,银河系之外还有2万亿个星系,想到这儿我就觉得脚底下有点发虚,但同时又有种莫名其妙的踏实感:宇宙这么大,我们今天犯的那点错、烦恼的那点事儿,好像也没那么要紧。

不过话说回来,人类能坐在地球这个小小的岩石行星上,用望远镜和数学计算去推演出这些东西,本身就已经很不可思议了,我们脑子里装的这个会问“银河系有多少个星系”的意识,可能就是这浩瀚宇宙里最罕见的玩意儿。

不管你是单纯打错了字、还是把银河系和宇宙搞混了,或者是真的想了解银河系的规模——都挺好,提错问题往往比不提问强一百倍,反正我这辈子问过的蠢问题比我写过的字多多了。

银河系里到底有多少个星系?我问错问题了吗

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