我好几次盯着夜空发呆,心里冒出一个问题,仙女座星系,到底是不是银河系的一部分?
说实话,以前我还真搞混过,小时候看科普书,上面印着仙女座星系的照片,文字却写着“银河系”,直到后来自己查资料才知道,仙女座星系就是仙女座星系,和银河系是两码事,而且它还不在银河系里面,这个问题其实挺多人问的,因为光听名字,确实容易让人误会。
咱们从头捋一捋,我们现在抬头看见的所有星星,几乎都属于银河系,银河系是一个巨大的恒星集合,我们的太阳只是其中不起眼的一颗,而仙女座星系,是另外一个完全独立的巨大恒星集合,它有自己的恒星、自己的行星、自己的气体尘埃,就像一个远方的邻居。
你可能会想,那为什么名字这么像,一个叫银河系,一个叫仙女座星系?其实仙女座星系的名字来源很简单——它位于仙女座方向,但这个名字恰好让很多人误以为它是银河系里的一个“景点”,就好比“北京烤鸭”不在北京之外,但“墨西哥卷”可不在墨西哥国内的某个省,它就是个独立国家的美食,星系命名有时候就是这样,用所在星座来叫,并不代表从属关系。
这里得提到一个关键人物:埃德温·哈勃,1920年代之前,天文学家们一直在争论,宇宙中那些螺旋状的模糊光斑,到底是银河系里的小气体云,还是银河系外的大星系,哈勃用威尔逊山天文台的胡克望远镜,在仙女座星云里发现了造父变星,这类恒星有个特点,它的光度变化周期和真实亮度有固定关系,用这个就能准确算出距离,结果哈勃一算,吓一跳——仙女座星云距离我们差不多有90万光年(后来修正为约250万光年),远远超出了银河系的直径,这下铁证如山,仙女座星系不属于银河系,它是一个独立的岛宇宙,这场辩论被称作“天文学大辩论”,哈勃的发现直接终结了争论。
下面这张图能让人直观感受到,仙女座星系在天上的位置,但它其实离我们遥远得不可思议。
那么问题又来了,它离银河系到底有多远?有多壮观?我整理了一个小表格,把两个星系的基本情况放在一起看,心里更有数。
| 对比项目 | 银河系 | 仙女座星系 (M31) |
| 类型 | 棒旋星系 | 旋涡星系 |
| 直径(光年) | 约10万 - 18万 | 约22万 |
| 恒星数量 | 约1000亿 - 4000亿 | 约1万亿 |
| 质量 | 约1.5万亿太阳质量 | 约1.5万亿太阳质量 |
| 距离地球 | 0 (我们就在其中) | 约250万光年 |
你看,仙女座星系在很多方面甚至比银河系还大上一圈,如此庞大的天体,却只是因为我们困在银河系里面,用肉眼看它,就成了一个模糊的小亮斑,在没有光污染的地方,这个亮斑其实比月亮还大,只是表面亮度太低,我们只能看到它最亮的核心部分。
接下来说一个让人有点心里发毛的事实:它正在朝我们冲过来,20世纪初,天文学家斯里弗就已经通过光谱分析发现,仙女座星系的光谱线向蓝色端移动,也就是存在蓝移,这在宇宙学里其实挺罕见的,因为我们观测到的绝大多数遥远星系都在远离我们,也就是红移,蓝移意味着它正在靠近,目前测量结果是,它以大约每秒110公里的速度朝银河系飞奔,原因很简单,两个星系的引力太强了,足以克服宇宙膨胀造成的相互远离效应。
这不免让人担心会不会撞上,按照目前的轨迹和速度推算,大约在40亿年后,仙女座星系和银河系会来一次正面相遇,相撞”这个词容易让人脑补成两辆汽车撞成一团,星系碰撞其实更像两团鬼影互相穿插过去,恒星之间的空隙极其巨大,两颗恒星直接对撞的概率几乎为零,但引力会把两个星系的形状彻底撕碎、重组,最终在几十亿年的时间里合并成一个巨大的椭圆星系,有人甚至给它起了个名字叫“Milkomeda”(银河仙女星系),那时候,夜空的样子会完全改变,那已经是太阳变成红巨星之后的事,人类如果还存在,想必早已找到新的家园。
下面是哈勃望远镜拍摄的仙女座星系核心区域,密密麻麻的恒星挤在一起,每一颗都是一个太阳。
为什么名字里有个“仙女座”?
这纯属视角问题,地球在宇宙中所处的位置,让我们看到的天空被划分成了88个星座,仙女座是其中一个星座,而那个模糊的光斑刚好位于这个星座的区域内,所以叫仙女座星系,纯粹是方位标识,不是归属关系,类似的情况还有三角座星系(M33)、大麦哲伦云、小麦哲伦云等等,有趣的是,大、小麦哲伦云反而真的是银河系的伴星系,在引力上受银河系束缚,属于本星系群的成员,但它们本身也不在银河系“内部”,而是围绕银河系运转的小星系。
什么是本星系群?
这就牵涉到一个更大的结构:本星系群,银河系和仙女座星系,以及周围大约50个较小的星系,共同组成了这个引力束缚系统,范围大概横跨1000万光年,在这个群里,仙女座星系和银河系就是两个大哥,带着一帮小弟各自运转,仙女座星系是本星系群中最大的星系,银河系排第二,第三是三角座星系,所以你看,它不仅不属于银河系,甚至在我们的近邻圈子里比银河系还魁梧。
在夜空中怎么找到它?
这事其实不难,北半球秋季和冬季,找一处远离城市灯光的地方,顺着仙后座的“W”形状,它像一个指路牌,指向仙女座的方向,秋季四边形中,仙女座位于东北方天空,那颗亮星壁宿二附近,就能隐约看到一个椭圆形的光斑,用双筒望远镜看会更明显,我现在用一台普通的小型天文望远镜,就能看到它明亮的核球和淡淡的旋臂影子,每次找到它,想到这团光走了250万年才进到我眼睛里,总会有种奇异的恍惚感——我看到的,是人类还未诞生时就已经出发的光。
想想1920年那场关于“螺旋星云”的世纪大辩论,哈洛·沙普利主张它们是银河系内的气体云,希伯·柯蒂斯则认为它们是银河系外的独立星系,最后哈勃的造父变星观测给了答案,科学的进步有时候就是这样,一个确凿的证据比一百年的争论更有力量,这个发现彻底改写了人类对宇宙尺寸的认知,宇宙一下子从一个银河系那么大,变成了拥有无数星系的无垠空间。
所以每次被人问“仙女座星系是不是银河系的一部分”,我总会想起哈勃站在威尔逊山望远镜旁边,拍下那颗变星底片时的深夜,那张小小的底片,把一个数千年的谜题解开了,仙女座星系从那时起,正式成为银河系之外的岛宇宙,它不是我们家后院的一棵树,而是隔壁另一座灯火通明的城市,安静地悬在黑夜里,用它的引力悄悄拉着我们靠近。