银河系的发光度数为0?这究竟是什么意思
前几天我在翻一本旧天文学教材,看到一句话差点把咖啡喷出来——"银河系的绝对视星等为-20.5等",我当时就愣住了,负的?还是负二十多?那岂不是很亮很亮的意思?后来再一查资料,发现很多人跟我一样,被"光度""星等"这些词绕得晕头转向,更离谱的是,真的有人在网上问:如果银河系的发光度数是0,是不是意味着它不发光?
这个问题其实挺有意思的,因为它戳中了一个很常见的误解,咱们今天就掰开揉碎了聊聊,到底怎么回事。
先搞清楚一个概念:天文学里的"光度"到底在说什么
你可能会想,光度不就是亮不亮、有多亮吗?大体上对,但在天文学里,这个词有非常精确的定义。
光度指的是一个天体本身在单位时间内辐射出的总能量,单位是瓦特或者尔格每秒,这是个绝对值,跟你离它多远没关系,太阳的光度大约是3.828×10²⁶瓦特,这个数字大到令人窒息,但人家太阳就是这么一个熊熊燃烧的大火球。
那"0"又代表什么呢?这里就涉及到天文学家们用的一套标度系统了,他们不爱直接说多少多少瓦,因为数字太大念着费劲,他们用的是星等,而且是两种:
- 视星等:从地球上看上去有多亮,跟距离关系很大
- 绝对星等:假设把天体放在10秒差距(大约32.6光年)的位置上,它看上去有多亮
星等标度是反过来的——数字越小越亮,负数表示非常非常亮,织女星的绝对星等被定义成0等,作为整个系统的基准参照点,所以如果有人跟你说银河系的"发光度数"是0,大概率是把某个参照标准或者某个波段的测定值当成整体光度了。
如果银河系真的光度为0,会怎样?
这个问题乍一听像抬杠,但顺着想下去还挺好玩的。
如果整个银河系的光度突然变成0——也就是不发出任何电磁辐射——那首先,太阳就不亮了,太阳是银河系里千亿颗恒星中的一颗,它要是灭了,八分钟后地球就陷入永恒的黑暗,但比这更快的是,整条银河从夜空中消失,我们现在看到的银河光带,其实是密密麻麻的恒星汇聚起来的光,距离我们几千到几万光年不等,它们要是集体"熄灯",有些位置上的星光可能几万年后才会消失在我们的视野里,因为光已经出发了。
不过更准确地说,光度为0的银河系,意味着它没有恒星在核聚变,没有气体云在发光,没有吸积盘在辐射X射线,连暗弱的白矮星都冷却到绝对零度了,那这已经不是银河系了,这是一具横跨十万光年的巨大尸骸。
好在现实中的银河系完全不是这么回事,它的总光度大约是多少呢?我整理了一下不同来源的估算值:
| 测量指标 | 数值 | 说明 |
| 绝对视星等 | 约-20.5等 | 综合所有波段可见光 |
| 总光度(太阳单位) | 约1.5×10¹⁰ L☉ | 相当于150亿个太阳 |
| 总质量(含暗物质) | 约1.5×10¹² M☉ | 可见物质只占一小部分 |
| 恒星数量 | 1000亿到4000亿颗 | 不同估算差异较大 |
你看,银河系不仅不暗,反而是个相当明亮的旋涡星系,在本地星系群里面,它和仙女座星系是当之无愧的两个"大哥"。
那"0"这个数字到底从哪冒出来的?
我琢磨了一下,可能的来源有这么几个:
第一,混淆了色指数,天文学里有一个叫B-V色指数的东西,用来衡量恒星颜色,如果一颗星的B-V值接近0,说明它是一颗白色的A型星,比如织女星就是B-V≈0的典型,有人可能看到"织女星色指数为0"然后记成了"银河系光度为0",这种张冠李戴在科普传播里太常见了。
第二,某些特定波段的相对光度,比如在射电波段或者X射线波段,天文学家有时候会用对数标度,把某个基准值设为0,然后其他天体的强度用正负值表示,银河系在某些波段相对于参照源可能恰好落在0附近,但这是归一化之后的相对值,不是绝对光度。
第三,纯粹是数字误传,这种事发生过很多次,比如有人看到"银河系的绝对星等比织女星亮大约20个星等",然后脑子一抽记反了,变成了0之类的。
说到底,"银河系的发光度数为0"这个说法本身就不符合天文学的表达习惯,天文学家要么说绝对星等是多少,要么说光度是多少个太阳光度,不会单说一个"度数"。
怎么自己感受一下银河系的光度?
其实不需要望远镜,不需要任何专业知识,你就能亲身感受到银河系的光度意味着什么。
找个没有月亮、远离城市的夜晚,最好是夏天,抬头看天,如果运气好,你能看到一道淡淡的乳白色光带横贯天穹——那就是银河系的盘面,你看到的每一颗单独的星星,几乎都在距离地球几十到几百光年的范围内,但那条光带不一样,它的光来自几千光年外密密麻麻的恒星,多得根本分不开,肉眼只能看到一片朦胧的亮光。
这还只是银河系总光度中极小的一部分,因为你肉眼只能看到可见光波段,而且绝大部分遥远的星光被星际尘埃挡住了,如果把红外线、紫外线、X射线全部算上,如果星际尘埃突然消失,银河系在夜空中的亮度大概会把人晒伤——当然这只是个夸张的类比,实际情况会更复杂一些。
所以下次有人跟你说银河系的发光度数是0,你可以很自然地回一句:哦,那大概是把织女星的基准值记混了吧,然后顺势讲讲星等标度怎么反着来的,负数才是亮的,正数才是暗的,这种知识没什么高深的,但知道之后再看星星,确实会多一层"原来如此"的乐趣。
银河系就在那里,每晚都在,亮了几十亿年,光度稳得很,根本不是0。
