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巨引源比银河系大多少辈?一场跨越尺度的宇宙族谱考

前几天晚上煮饺子,水开了我把火调小,盯着咕嘟咕嘟的气泡发呆,突然脑子里蹦出一个奇怪的念头:银河系在这个宇宙里,到底算老几?

不是比年龄,是比"辈分",我们常听说巨引源是个庞然大物,银河系在它面前连个弟弟都算不上,但这个"大多少"到底是什么概念?我翻了不少资料,发现这事儿得从宇宙学里的"结构层级"聊起。

先搞清楚巨引源是个什么东西

巨引源这个名字听着挺唬人,英文叫 Great Attractor,它本质上是一个引力异常点,位于拉尼亚凯亚超星系团的中心区域,距离我们大约2.2亿光年。

怎么发现的呢?上世纪七八十年代,天文学家观测到包括银河系在内的成千上万个星系,都在朝人马座方向的一个点集体狂奔,速度还不慢,每秒600多公里,什么东西能有这么大面子,让方圆几亿光年的星系都往那儿跑?一算质量,不得了——大约是10的16次方个太阳质量

但因为银河系的银盘正好挡住了那个方向,我们看不到它长啥样,它就像藏在隔壁房间里的一个超重胖子,我们看不见他,但从地板倾斜的角度知道他的存在。

巨引源比银河系大多少辈?一场跨越尺度的宇宙族谱考

论"辈分"得先排个族谱

要回答"大多少辈"这个问题,得把宇宙结构从下往上捋一遍,我做了个表格,看起来更直观:

结构层级 典型尺度(光年) 包含的下级结构 大概质量(太阳质量)
地球 直径约0.00001 3×10⁻⁶
太阳系 直径约0.001 1颗恒星 + 行星 1
银河系 直径约10万 1000亿~4000亿颗恒星 5×10¹²
本星系群 直径约1000万 银河系+仙女座等80多个星系 ~3×10¹²
室女座星系团 直径约6500万 1300多个星系 ~10¹⁵
拉尼亚凯亚超星系团 直径约5.2亿 约10万个星系,含室女座星系团 ~10¹⁷
巨引源(中心区域) 引力影响范围数亿光年 拉尼亚凯亚的核心质量集中区 ~10¹⁶

看了这个表,"辈分"关系就出来了,地球是太阳系的孩子,太阳系是银河系的孩子,银河系是本星系群的孩子,本星系群又跟着室女座星系团混,室女座星系团是拉尼亚凯亚超星系团的成员,而拉尼亚凯亚的"心脏"就是巨引源。

从银河系往上数:银河系 → 本星系群 → 室女座星系团 → 拉尼亚凯亚超星系团 → 巨引源,整整往上跨了4个层级。

如果给每个层级编个"辈分",银河系算第5辈,巨引源所在的层级就是第1辈,中间隔着4个代际,用人类家族来类比,差不多是曾曾祖父和曾曾孙的关系

巨引源比银河系大多少辈?一场跨越尺度的宇宙族谱考

辈分差四代,体量差多少?

但"辈分"这词用在宇宙结构上,其实不太严谨,因为结构之间的演化关系不是"上一辈生出下一辈",而是从早期宇宙的密度涨落中,不同尺度几乎同时开始形成,说巨引源是银河系的"祖先",更接近一个比喻。

要真论体量的话,巨引源的质量大概是银河系的 1万到10万倍,银河系质量约1.5万亿个太阳质量,巨引源约10的16次方个太阳质量,一除,差不多七八千倍到一万倍。

一万倍什么概念?我试着找了个接地气的类比:如果银河系是一辆普通家用轿车,大概1.5吨重,那巨引源就是一艘满载的集装箱货轮,上万吨那种,轿车在马路上挺威风,但往码头上一停,旁边就是一堵钢铁悬崖。

或者换个角度:银河系直径10万光年,光从这头跑到那头要10万年,巨引源引力影响范围横跨数亿光年,差不多是银河系直径的2000多倍,光走完银河系要10万年,走完巨引源的地盘要几亿年。

巨引源比银河系大多少辈?一场跨越尺度的宇宙族谱考

说起来你可能不信,巨引源自己也在被人拽着跑

这事儿我最初看到的时候也愣了一下,我们以为巨引源是终点站,结果它自己也在以每秒超过600公里的速度,朝沙普利超星系团方向移动,沙普利超星系团更远,距离我们约6.5亿光年,质量更大。

所以准确的图景是这样的:银河系被本星系群的引力拽着,本星系群被室女座星系团的引力场裹挟,室女座星系团被拉尼亚凯亚超星系团的引力井困住,而整个拉尼亚凯亚连同它的中心巨引源,又在朝沙普利超星系团缓慢坠落。

套娃,全是套娃。

宇宙学家Brent Tully在2014年那篇定义拉尼亚凯亚的经典论文(发表于Nature)里就描述过这幅图景,拉尼亚凯亚这个名字来自夏威夷语,意思是"无尽的天堂",还挺贴切。

所以回到最开始那个问题

巨引源比银河系大多少辈?硬要掰扯"辈分"的话,差了四五辈,但要我说,这个问题的可爱之处不在于精确答案,而在于它让人忍不住去想——我们平常觉得银河系已经大到离谱了,1000多亿颗恒星,每一颗都可能像太阳一样带着几颗行星,光这个数字就已经让脑子发烫了。

然后你发现,这么个让人发晕的大东西,在宇宙的族谱里,不过是个重重重孙子辈的小年轻。

我煮的那锅饺子,最后有几个煮破了,馅漏出来糊了一锅底,但吃着破皮的饺子,想到自己身体里的碳原子可能来自某颗爆掉的古老恒星,那颗恒星说不定就诞生在往巨引源狂奔的路上,突然觉得这破饺子也挺有来头。

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