银河系到底是多少颗小星星组成的？

前两天晚上带孩子在楼顶看星星,他突然问我：“爸爸，天上一共有多少颗星星啊？”我愣了一下，想说“无数颗”，又觉得这个答案太敷衍了，其实这个问题天文学家已经追问了几百年，而且真的给出了一个靠谱的数字。

不过在说答案之前,得先搞清楚一个问题——我们肉眼看到的星星，绝大多数连银河系的“村口”都没出，你抬头看见的满天星斗，满打满算也就六七千颗（理想条件下），最远的那颗也不过几千光年，而银河系的直径，是十万光年级别的东西，所以我们肉眼看见的，只是家门口池塘里的一瓢水。

那天文学家是怎么数出银河系有多少颗星星的呢？这里有个很妙的思路，我来拆开讲讲。

第一步：先给银河系称个体重

数星星当然不能一颗一颗去点,科学家用的方法是先测量银河系的总质量，然后再反推恒星数量，好比你知道一大袋米的重量，又知道一粒米大概多重，就能估算出这袋米有多少粒。

测量银河系质量的方法有好几种,最经典的是看恒星绕银河系中心的运动速度，根据牛顿力学，恒星转得越快，说明中心引力越大，也就是总质量越大，最近这些年还有利用盖亚卫星（Gaia）精确测量十亿多颗恒星位置和速度的数据，配合暗物质晕的模型，得出银河系的总质量大约在1万亿到1.5万亿倍太阳质量之间。

我知道“万亿倍太阳质量”这个数字太抽象了，脑子里完全没画面，没关系，先记住这个总质量就行，后面会变魔术一样把它变成星星的数量。

第二步：搞清楚一颗“典型小星星”有多重

银河系里的恒星大小差异巨大,有比太阳重几百倍的巨无霸，也有不到太阳质量十分之一的小矮星，直接算的话没法下手，所以天文学家引入了一个关键概念——初始质量函数（Initial Mass Function，简称IMF）。

这个东西说白了就是一整套统计规律,告诉你在一大群新诞生的恒星里，各种质量的恒星大概占多大比例，它像一个恒星人口的“人口普查表”：质量越小的恒星数量越多，那些又大又亮的恒星反而是稀有物种，把各种质量的恒星按比例加权平均之后，一颗“典型恒星”的质量大概在2到0.4倍太阳质量之间。

下面这张图能帮你直观感受一下银河系内恒星质量分布的大致比例：

恒星类型	质量范围（太阳质量）	大约占比
大质量恒星（O、B型）	大于8倍	不到0.1%
中等质量恒星（A、F、G型）	8～8倍	约10%
小质量恒星（K、M型）	小于0.8倍	约90%

你看,像太阳这样的中等个头恒星其实只占一小部分，银河系里绝大多数都是比太阳小得多的红矮星，暗到我们用望远镜都不容易发现它们。

第三步：做个除法，答案就出来了

好,现在我们可以算账了，银河系的总质量包含三个部分：恒星、气体尘埃、还有神秘的暗物质，恒星和气体尘埃这些“普通物质”大概占总质量的5%到10%左右，取一个中间值，假设恒星的总质量大约是500亿到1000亿倍太阳质量。

再除以刚才说的“一颗典型恒星”的质量——取0.3倍太阳质量来算的话：

1000亿 ÷ 0.3 ≈ 3000多亿

500亿 ÷ 0.3 ≈ 1500多亿

所以目前学界比较公认的数字是：银河系里大约有1000亿到4000亿颗恒星，最常被引用的估计是2000亿颗左右，这可不是随便拍脑袋的数字，像欧洲空间局的盖亚任务、美国的两微米全天巡天项目（2MASS）都在用不同方法往这个数字上靠，结果都在这个量级。

2000亿颗是什么概念呢？地球上目前大概有80亿人，如果把这2000亿颗星星分给每个人，每个人能分到25颗，你抬头看见的那片夜空里随便一小块，用足够好的望远镜去看，密密麻麻全是光点，多到让人头皮发麻。

其实银河系里还混杂着大量我们根本看不见的东西——褐矮星、流浪行星、气体云，还有占质量大头的暗物质，这些“隐身居民”的数量可能比恒星还多，只不过它们不发光，没法用数星星的办法去统计，所以这个2000亿只是发光恒星的数目，如果把所有天体都算上，数字会更吓人。

话说回来,每次想到这个数字，我都会觉得人类能在浩瀚银河里恰好出现、恰好抬头去数星星，本身就是一件挺不可思议的事，下次你再看到夜空，就知道那些微弱的光点背后，是两千亿个太阳在安安静静地燃烧，而我们的太阳，只是其中再普通不过的一个。