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刚知道有个星系比银河系大一千倍的时候,我盯着天花板愣了好几分钟

说真的,我们平时提起银河系已经觉得大到没边了,光从银河这头跑到那头要十万年,里面塞了几千亿颗恒星,太阳这样的恒星在里头连一粒沙子都算不上,我小时候看科普书,看到这儿就觉得脑子不够用了。

然后前阵子翻资料,看到天文学家在《自然》杂志上发的一篇论文,提到一个叫阿尔库俄纽斯(Alcyoneus)的星系,我对着那个数字来回数了好几遍零,确定自己没看错——它的直径大概在1600万光年左右,咱们银河系直径也就十来万光年,你拿计算器一除,差不多是银河系的一千多倍,一千多倍是什么概念呢,大概就像你把一颗葡萄放在一架波音747旁边比大小。

我当时就坐不住了,心想这玩意儿到底是怎么长到这么大的。

不是所有“大”都是一回事

这里得先掰扯清楚一个容易搞混的地方,天文学家嘴里说的“星系大小”,其实有几种不同量法。

测量方式指的是什么银河系大概数值
恒星盘直径看得见的星星集中分布的范围约10万光年
暗物质晕包裹在星系外围的暗物质球可能超过200万光年
射电辐射瓣中心黑洞喷出来的巨大气体云银河系没有明显的这种结构

阿尔库俄纽斯星系那1600万光年,指的其实是第三种——它中心那个超大黑洞往两边喷出了两团巨型的射电辐射瓣,一左一右,加起来横跨了1600万光年的空间,你要只看它恒星聚集的那个核心部分,其实没那么夸张,但即便如此,它本身也是一个巨大的椭圆星系,宿主星系本身的尺度也远超银河系。

所以严格来说,这个“比银河系大千倍”的说法,指的是包含射电辐射结构在内的整个系统尺度,但就算这么限定,也够吓人了,你想想,一束光从这个星系的最左边跑到最右边,出发的时候地球上的恐龙还没灭绝呢,等它到了终点,人类都已经演化出来了。

它是怎么长到这么吓人的

我一开始猜是不是因为它处在什么特别的宇宙位置,比如周围有取之不尽的气体供它吸,但查了一圈发现,阿尔库俄纽斯所在的位置反而挺普通的,它待在一个宇宙纤维状结构的细丝区域里,周围星系密度不算高,气体也不算特别富集。

这就让人更好奇了,目前天文学家比较倾向的推测有这么几层:

  • 它中心那个黑洞脾气特别好。 别笑,这个说法真的出现在几篇天文学论文里,所谓“脾气好”,是说它长期处于一种稳定吸积的状态,不像有些星系中心黑洞那样动不动就暴饮暴食然后把自己噎住,它细水长流地吞、稳定地喷,喷了几亿年,辐射瓣就越推越远。
  • 周围环境不怎么打扰它。 有些星系刚喷出点东西,就被星系团里的热气体给冲散了,阿尔库俄纽斯周围环境相对干净,辐射瓣能完整地向外扩张,就像你在平静的湖面上推水波,跟在大风大浪里推完全两码事。
  • 它可能本身就在一个巨大的星系团里当老大。 那些质量最吓人的椭圆星系,通常都坐落在星系团中心,靠不断吞并周围的小星系长胖,阿尔库俄纽斯的宿主星系很可能也是这么一路“吃”出来的,中心黑洞也跟着越养越大。

说实话,写到这儿我突然觉得,宇宙里“大”这件事,背后藏的其实都是时间,你只要给一个过程足够长的持续时间,再小的积累也能堆出让人瞠目结舌的结果。

刚知道有个星系比银河系大一千倍的时候,我盯着天花板愣了好几分钟

它到底长什么样

其实肉眼是看不到阿尔库俄纽斯星系的,它在射电波段的图像里才显出真身——两个巨大的、像是耳朵一样的气体瓣从星系两侧延伸出去,微微发着无线电波的光,LOFAR射电望远镜阵列第一次把它完整拍下来的时候,团队的人自己也吓了一跳,反复确认了距离和尺寸之后才敢相信。

这个星系位于大约30亿光年之外,也就是说我们现在看到的它是30亿年前的样子,30亿年前地球上还只有单细胞生物呢,而它那时候就已经长到了1600万光年的规模,你再去想它现在变成什么样了——我们这辈子是看不到了,光还没走到我们这儿呢。

对了,阿尔库俄纽斯这个名字来自希腊神话里的巨人阿尔库俄纽斯,赫拉克勒斯跟他打了一架才把他干掉,起这个名字的人大概也觉得,这星系确实像个沉睡的巨人,安安静静地躺在宇宙深处,但你要是靠太近,它中心那个黑洞可不是好惹的。

刚知道有个星系比银河系大一千倍的时候,我盯着天花板愣了好几分钟

人类怎么发现它的

这里得提一下LOFAR——全称叫低频阵列射电望远镜,它不像传统望远镜那样靠一个大锅盖接收信号,而是由分布在欧洲好几个国家的成千上万个小天线组成一个超级巨大的虚拟望远镜,这种设计让它特别擅长捕捉那些又大又暗的射电结构,刚好就是阿尔库俄纽斯这种类型。

在LOFAR之前,人类也发现过不少巨型射电星系,但阿尔库俄纽斯是目前已知的单个巨型射电星系里结构跨度最大的,2022年那篇论文发表之后,圈内讨论还挺热烈的,因为它的存在对现有星系演化模型提出了不少问题——按照之前的理论,这么大尺度的射电结构应该很难在一个相对“普通”的环境里形成并完整保存下来,但它偏偏就在那儿,安安静静地待了不知道多少亿年。

那有没有比它更大的

如果你把标准放宽一点,确实还有一些结构更吓人。

  • 武仙-北冕座长城:目前已知宇宙里最大的单一结构,由无数星系团连成一堵“墙”,跨度超过100亿光年,不过这不是一个“星系”,而是一大群星系组成的超结构。
  • IC 1101:经常被说成“已知最大星系”的那个,直径大约400万到600万光年,指的是恒星分布的范围,比阿尔库俄纽斯的1600万光年射电结构要小不少,但光论恒星盘面的话,IC 1101确实更大更胖。
  • 其他巨型射电星系:比如J1420-0545,射电结构也超过了1500万光年,跟阿尔库俄纽斯差不太多,谁排第一其实还取决于测量方法和新数据。

所以这个“最大”的桂冠戴在谁头上,得看你是怎么量、量哪一部分,但不管怎么排,阿尔库俄纽斯都稳稳坐在第一梯队里。

有时候晚上出门抬头看天,肉眼能看到的那些星星其实全在银河系里面,最远也不过几千光年,银河系本身就已经大到让人绝望了,而此刻真空中还飘着另一个星系,它的射电辐射云能轻轻松松把上千个银河系挨个排进去,想到这儿就觉得,人的烦恼在这种尺度面前真的不值一提,但也正因为能想到这些,人才挺了不起的。

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