那天晚上我盯着银河看,突然想,到底还有多少星系跟我们一样大?
说出来你可能不信,我之前一直以为银河系是宇宙里的巨无霸,毕竟咱们就住在这里面,两千亿颗恒星挤在一起,从这一头跑到那一头,光都要走十万年以上,这数字大到我根本想象不了,所以内心深处总觉得——银河系应该挺特别的吧。
结果后来看资料才发现,这个想法简直错得离谱。
科学家早就给银河系量过尺寸了,主流测量数据说,银河系的恒星盘直径大概在10万到18万光年之间,不同方法量出来的结果不太一样,但基本都在这个范围里晃悠,而宇宙里跟银河系差不多大的星系,多得要命。
真的,多得要命。
先搞清楚什么叫“和银河系一样大”
咱们得先把概念捋一捋,天文学家说一个星系的大小,通常指它的恒星盘直径,也就是星系里大部分恒星分布的那个盘状区域有多宽,这里面不包含暗物质晕——如果算上暗物质晕,那银河系可能超过200万光年,但一般大家聊“星系大小”的时候不这么算。
跟银河系一样大”,意思就是:恒星盘的直径在10万光年左右,上下浮动个几万光年都算正常范围。
按照这个标准看,银河系在宇宙里属于中等偏大的体型,它比大多数矮星系大得多——矮星系的直径可能只有几千光年,可怜巴巴的,但跟那些真正的巨无霸椭圆星系比起来,银河系又显得挺谦虚,比如室女座星系团中心那个M87,直径估计有50万光年,里面塞了一万亿颗恒星,银河系往人家旁边一站,就像个普通成年人站到了篮球运动员边上。
这事儿让我想起费曼说过的一个意思——学科学的第一步,是搞清楚自己不知道什么,我之前以为银河系最大,结果发现自己连“大”的定义都没搞明白。
宇宙里到底有多少这种体量的星系?
这个问题没有精确答案,但天文学家心里有数。
目前的观测告诉咱们,可观测宇宙里大概有两万亿个星系,这数字本身已经够吓人了,而银河系这种螺旋星系,在整个星系族群里大概能排到前10%到20%的体量——不是最大的那拨,但绝对不算小个子。
换句话说,跟银河系差不多大的星系,保守估计也有上千亿个。
上千亿个,这数字我读了好几遍才消化掉。
你看上面这张图,这是NGC 4414,一个距离我们大约6200万光年的螺旋星系,它的盘面直径大概在12万光年左右,恒星分布、旋臂结构都跟银河系很像,如果有个外星天文学家住在NGC 4414里面往外看,他们看到的夜空结构,说不定跟我们在银河系里看到的差不多——只是邻居星系全换了。
而这样的星系,在宇宙里随便指一个方向都能找到一大把。
比着比着,忽然觉得这事儿挺妙的
知道这些数字之后,我反而对“大小”这个词没那么纠结了。
因为星系这东西吧,大不大其实不是重点,关键是有没有故事,银河系之所以对我们来说特别,不是因为它大,是因为我们住在这儿,它的每条旋臂、每个球状星团、暗物质晕里的每一点引力异常,都跟太阳系的位置有关系,它够不够大根本不重要——它刚好够形成一个能让生命慢慢演化出来的环境,这就已经够稀罕的了。
而且说真的,星系跟星系之间的差别,也不止看个头。
下面这个表格我整理了一下,把银河系和几个“体型相近的邻居”放在一起比比看:
| 星系名称 | 类型 | 直径(光年) | 恒星数量(估算) | 距离我们 |
| 银河系 | 棒旋星系 | 约10-18万 | ~2000亿 | 0(咱们在里头) |
| 仙女座星系(M31) | 旋涡星系 | 约22万 | ~1万亿 | ~250万光年 |
| 三角座星系(M33) | 旋涡星系 | 约6万 | ~400亿 | ~300万光年 |
| NGC 6744 | 棒旋星系 | 约17.5万 | ~1000亿 | ~3000万光年 |
| UGC 12158 | 棒旋星系 | 约14万 | ~1500亿 | ~3.8亿光年 |
你看,仙女座比我们大一圈,三角座比我们小一截,NGC 6744和UGC 12158跟咱们几乎就是孪生兄弟的尺寸,尤其是UGC 12158,结构也带着棒状核心,旋臂舒展得特别漂亮,有人管它叫“银河系的翻版”——虽然这个叫法有点夸张,但也不是完全没道理。
“长得像”不等于“
不过得说清楚一件事,天文学家管这些星系叫“银河系类似体”,不是因为它们完全一样,而是因为在可比的参数范围内足够接近,就像两个人身高体重一样,不代表性格长相也一样,星系之间的金属丰度、恒星形成率、暗物质占比、合并历史,这些细节千差万别。
这也让我想到费曼的另一层意思——知道一个东西叫什么,和真正了解这个东西,是两码事,你可以说“NGC 6744跟银河系差不多大”,但你要真的去读几篇关于它的论文,会发现它中央黑洞的活动方式、旋臂的缠绕角度、外围星流的分布,全都有自己的脾气。
上面这个就是NGC 6744,在南天的孔雀座方向,它的直径测量值在5万光年左右,跟银河系算大号版本的那个18万光年估值几乎完全吻合,而且它也有一条明显的棒状结构穿过核心,两条主旋臂舒展开来——结构上简直就是银河系在南天球上的一个回音。
有时候我晚上在外面抬头看,明知道肉眼能看到的星星绝大部分都在银河系里面,但还是忍不住想象:如果视力能穿透星际尘埃,穿过银盘往外看,是不是能看到远处某个星系里,也有谁在同样的角度打量着银河这边。
这个念头挺没来由的,但知道宇宙里有上千亿个跟咱们差不多大的星系,好像让这种想象突然不那么荒唐了,毕竟样本量摆在那儿。
天文学家现在还在用Gaia卫星的数据不断修正银河系的直径估值,新的暗弱恒星流每年都在被发现,银盘边缘到底画在哪条线上,至今还有争论,像《Astrophysical Journal》和《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》这类期刊里,也不断在发表关于银河系类似体的研究——UGC 12158的详细测光数据,NGC 6744的旋臂动力学模型,仙女座星系的并合遗迹分析,这些工作一直在往前推进。
说白了,连我们自己住的这个星系都没完全弄明白,更别提那些遥远的复制品了。
不过这也挺好,知道答案的事儿有什么意思,不知道的才值得看,对吧。
