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我在阳台抽烟时,看见了银河系另一边的恒星

昨晚在阳台抽烟,抬头望天时突然想到一个问题:银河系另一边到底是什么样的?我们真的能看到那边的恒星吗?这个问题像蚊子一样叮在我脑子里,赶不走,今天查了一堆资料,我觉得这事儿挺有意思,值得跟你聊聊。

先说个可能会让你意外的事实——我们肉眼看到的几乎所有恒星,其实都算是银河系的“邻居”,最远的那颗不用望远镜勉强能看见的恒星,距离我们大概几千光年,而银河系的直径有十万光年以上,换句话说,我们抬头看见的那些星星,连咱们家小区门都没出呢,更别提“另一边”了。

我在阳台抽烟时,看见了银河系另一边的恒星

凭什么说那颗星在“另一边”?

天文学家判断一颗恒星在银河系哪边,核心思路可以想象成你在一个巨大的、雾气弥漫的体育场里,要判断对面看台上一个人的位置,你不能直接跑过去量,但你可以:

  • 用三角测量法,地球绕太阳转,冬天和夏天看同一颗星,它在背景星空中的位置会有微小的移动,这个移动的角度越小,星就越远,这是最靠谱的办法,但只适用于比较近的星,就好比你在体育场里只能这样判断前几排观众的距离。
  • 对一些特殊的恒星,天文学家有别的招儿,比如造父变星,它们就像宇宙里的标准灯泡——光变周期越长,本身就越亮,你只要测出它看起来有多亮,再跟它真实亮度一比,距离就算出来了。
  • 终极武器是光谱分析,星光穿过星际尘埃会变红,红化的程度能告诉天文学家这颗星的光穿过了多少尘埃、走了多远,结合盖亚卫星测出的精确位置,就能拼凑出这颗星在银河系里的三维坐标。

说到盖亚卫星,这玩意儿是真的厉害,它从2013年上天到现在,已经精确测量了超过十亿颗恒星的位置和运动,有个天文学家朋友跟我说,在盖亚的数据出来之前,银河系另一边对我们来说基本就是“黑暗大陆”,我们只知道它大概在那儿,但对那边具体有什么几乎一无所知,现在好了,我们甚至在绘制银河系另一边的地图了。

那边的恒星长什么样?

这个问题没有标准答案,因为“银河系另一边”的范围太大了,但可以肯定的是,那边的恒星在物理本质上跟咱们这边的没什么两样——都是氢和氦在引力作用下聚成团,在核心进行热核反应,真正让天文学家兴奋的,是那边恒星的特殊类型和位置。

我列一下目前天文学家对那边恒星的一些发现,有些数据真的让我挺震撼的:

恒星类型 与太阳距离(光年) 发现年份 主要特点
古老红巨星 约50,000 2018 金属含量极低,年龄接近宇宙早期
高速星 超过60,000 2019 以超高速逃离银心,可能是双星系统被黑洞瓦解的产物
极端蓝超巨星 约45,000 2021 亮度是太阳的数百万倍,寿命只有几百万年
类太阳恒星(含行星) 约27,000 2020 拥有岩石行星,位于银盘另一侧的对称位置

看着这些数据,我突然觉得我们平时纠结的那些事儿——堵车啦、外卖送晚了啦、工作上的糟心事儿——在五万光年的尺度面前,好像确实不算什么。

我在阳台抽烟时,看见了银河系另一边的恒星

银核和旋臂挡着,我们怎么看到那边的?

这个问题特别实在,银河系中心有个超大质量黑洞,周围挤满了恒星和尘埃,整个银盘还密布着不透光的星际物质,按理说,从地球看过去,银河系另一边应该被挡得严严实实才对。

实际的观测策略有点像玩捉迷藏,你要找那些“逃跑”的机会:

  • 利用银河系上方的“窗口区域”,那儿的尘埃相对少,能看出去很远
  • 射电波和红外线来穿透尘埃,这就像用热成像仪在烟雾里找人,光学看不见的人体在红外下一目了然
  • 看那些运动轨迹疯狂的高速星,它们从银心那边被甩出来,飞行路径能穿过半个银河系,简直是天然的探测器

我查资料时看到一篇发表在《自然》杂志上的观测报告(Reid et al., 2019),研究人员利用甚长基线干涉阵,直接测量了一颗位于银河系远端旋臂上的恒星形成区的三角视差,那颗恒星距离我们大约66,000光年,是目前直接测距到的最远天体之一,这意味着人类已经能精确地测量银河系另一边恒星的距离,而不只是靠模型估算,这个事儿让我特别感慨,66,000光年啊,光从那边走到我望远镜里的时候,地球上还是尼安德特人的时代。

那又怎样呢?

说实话,我在整理这些资料的时候一直在问自己这个问题,银河系另一边的恒星离我们那么远,研究它们有什么用?又不能去,又不能采矿,那边要是有外星人发信号过来,等收到了也是几万年后的事。

但后来我好像有点明白了,我们对银河系另一边的好奇,在了解我们自己是怎么来的,甚至也可能是未来要去的地方,那边有些恒星是宇宙诞生初期的“活化石”,它们的化学组成能告诉我们宇宙年轻时是什么样子,有些高速星是从银心大黑洞的引力场里逃出来的,带着黑洞附近极端物理环境的信息。

在不知道另一边旋臂结构和物质分布的情况下,我们其实连太阳系在银河系里的真实处境都说不清楚,就好像你一直住在一栋大楼里,但从来不知道大楼的外墙是什么颜色,也不知道邻居家是什么格局——你对你自己的家,真的了解吗?

写到这儿天都快亮了,我掐灭最后一根烟,看着窗外渐渐变淡的星光,那些光子从银河系的另一边出发,走了几万年,穿过旋臂、穿过星际尘埃、穿过地球的大气层,最后打在我的视网膜上,引发了一个微弱的电信号,这个过程本身,就已经足够奇妙了,几万年的旅程,就为了被一个人的眼睛看见。

我在阳台抽烟时,看见了银河系另一边的恒星

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