银河快报

银河系侧看像个什么?像个煎糊了的荷包蛋

我昨晚煎蛋时突然愣住了,锅里的荷包蛋边缘焦黄,中间鼓起一块不规则的亮黄,蛋白向四周摊开,薄厚不均,我盯着它看了好一会儿——这他妈不就是银河系吗?

真的,如果你能把银河系从宇宙里捞出来,侧着放,它就像个煎得有点失败的荷包蛋,中间鼓起来一大块,那是核球,恒星密密麻麻挤在一起,亮得晃眼,然后从核球向外延伸的,是薄薄的银盘,直径大约十万光年,恒星、气体、尘埃都摊在这层薄盘里,咱们的太阳就窝在盘里一个不起眼的角落,离中心大概两万六千光年,你抬头看到的夜空里的银河,就是因为你正从这个薄盘的内部往外瞅。

银河系侧看像个什么?像个煎糊了的荷包蛋

把这个荷包蛋翻过来侧着看,你会看到三样东西特别明显:

  • 核球:就是荷包蛋中间鼓起来那块,恒星密度高得离谱,每立方光年塞了几十颗恒星,而我们太阳附近,同样的体积里只有零点零零几颗。
  • 银盘:蛋清摊开的部分,厚度大概一千光年,跟十万光年的直径比起来薄得夸张,盘里面有旋臂,像一个咖啡拉花被搅动后的纹路。
  • 暗物质晕:你看不到但包裹着一整个银河系,像荷包蛋底下那层若有若无的油雾,质量可能比我们能看见的一切加起来还要大好几倍。

但我得坦白说,这个荷包蛋比喻有个问题,银河系不是实心的,它更像一个模糊的轮廓,边缘没有清楚的界限,天文学家到现在还在争论银盘到底延伸到多远才算完,2023年有篇研究(Deason et al. 2023)发现银盘外缘的恒星密度下降得比预想的要缓,意味着银河可能比之前估计的还要大一圈。

但你得知道:我们没见过自己的侧脸

这大概是天文学里最让人想笑又最无奈的事,我们住在银河系里面,却从没见过它的全貌,你只能拍到自己的正脸或后脑勺,没人能从侧面给你拍张全身照。

银河系侧面长什么样"这个问题,天文学家用的是间接拼图的办法,主要有三招:

方法怎么做的给了什么线索
数恒星密度用望远镜统计不同方向上的恒星数量发现某个方向恒星特别多,那就是银盘的方向
观测其他星系找一些角度刚好侧对我们的遥远星系,比如NGC 4565那些星系的侧面结构给了我们一个模板
射电和红外波段穿透尘埃,看气体和恒星的分布摸清了旋臂的走向和核球的真实形状

也就是说,我们脑子里那张银河系侧面的图,其实是我们观测了无数个"别人的侧面照"之后,回头拼凑出自己长什么样,有点像我闭着眼睛摸自己的脸,然后想象镜子里应该看到什么。

说到其他星系,NGC 4565就是个好参照物,它在后发座方向,几乎完美地侧面朝向我们,你从望远镜里看,一条明亮的细线中间鼓起一块核球,被一道暗色的尘埃带从中间劈开——像一本书从侧面被压出一条暗色的折痕,如果银河系也被一个远处的文明从侧面观测,大概就长那个样子。

银河系侧看像个什么?像个煎糊了的荷包蛋

薄得不像话的宇宙煎饼

如果把银河系等比例缩小到一张CD的直径,那这张"CD"的厚度只有……大概一张纸的一半,你拿起来对着光看,真的就是一片薄薄的煎饼,中间鼓起一粒米大小的凸起。

而且这个薄盘不是静止的,整个银盘在旋转,但不像固体那样匀速转——里面的恒星每两三亿年绕一圈,太阳所在的位置要差不多两亿五千万年才绕一圈,上一次太阳转到当前位置时,恐龙刚好处在三叠纪,太阳诞生到现在,大概也就绕了银河中心二十来圈。

还有个事儿我一直觉得挺有意思,银河系的核球不是圆的,近几年的观测发现它是棒状的,或者更准确地说,像个拉长的花生,从侧面看,核球其实是X形的——如果你拿刀从荷包蛋中间竖着切一刀,截面不是半圆形,更像一个被拉长的双叶结构,这个发现是2010年代才被确认的,之前大家一直以为核球就是个大圆包。

暗的部分也重要

回到那口煎锅,煎蛋时,蛋白边缘有些地方薄到透明,有些地方堆得厚,银盘也是,恒星分布不均匀,盘面在边缘处还有翘曲——像一个飞盘被风吹歪了边,我们至今没完全搞明白翘曲是怎么来的,有人说是银河系和附近矮星系的引力拉扯造成的,有人说可能是暗物质晕不对称拖的。

还有那条暗色的尘埃带,如果你看NGC 4565的侧面照片,银盘正中间有一道暗纹从头到尾贯穿过去,那是冷尘埃和分子气体组成的盘,密度大到可见光穿不过去,银河系也有这条"暗腰带",有些天文学家管它叫暗盘,那里正是新恒星孕育的地方,像荷包蛋边缘滋滋冒泡的位置。

所以下次你煎蛋煎过头时别懊恼,把锅端起来,从侧面看一眼那个焦黄的、中间凸起的、边缘翘曲的蛋——你手上托着的,是一个缩小了不知多少万亿亿倍的银河,太阳就在蛋白的某个小气泡里,绕着蛋黄慢慢转圈,而你,正从一个荷包蛋的内部,往外看着另一个荷包蛋。

银河系侧看像个什么?像个煎糊了的荷包蛋

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