银河产品展示

银河系真正的地址,我们其实住在宇宙的大都市郊区

上个月晚上带孩子在小区楼下看星星,他突然问我:“爸爸,银河系到底住在哪儿?”我愣了一下,指着天空随口说:“就在那儿啊。”说完才意识到,这个答案敷衍得连自己都不满意,对啊,银河系到底住在哪儿?这个问题我其实从来没认真想过,后来查了一大堆资料,才发现我们住的这个星系,地址说出来挺唬人的——它在一个叫室女座星系团的巨大宇宙结构里,而且位置还挺尴尬,像个住在都市边缘的远郊居民。

先搞清楚家在哪条“街”——本星系群

聊室女座星系团之前,得先认识一下银河系最近的邻居们,咱们银河系不是孤零零飘在宇宙里,而是跟周围几十个星系组成了一个小团体,天文学家管它叫本星系群,这个群的跨度大概1000万光年,成员包括我们熟悉的仙女座星系、三角座星系,还有大麦哲伦云、小麦哲伦云这些小跟班,说实话,1000万光年的范围在宇宙尺度上真的很寒酸,连个像样的“城镇”都算不上,顶多算条街。

本星系群里大约有50到80个星系,大部分是矮星系,真正能打的就银河系和仙女座星系这两位,它俩质量差不多,正在以每秒110公里的速度互相靠近,大概40亿年后会来一次正面碰撞——不过那是另一个故事了,关键是,本星系群本身也不是孤立的,它属于一个更大的结构。

真正的“省会城市”——室女座星系团

如果把本星系群比作一个城乡结合部的小社区,那室女座星系团就是隔壁那座繁华的省会城市,它距离我们大约5400万光年,在室女座方向(南方天空春季最容易看到),里面密密麻麻塞了1300到2000个星系,总质量大约是太阳的10^15倍,这个数字大到我已经没法想象了。

室女座星系团的中心区域,星系密度高得离谱,你随便拿望远镜往那个方向一扫,视野里可能同时出现几十个星系,椭圆星系居多,也有一些螺旋星系,中心位置有一个巨无霸——M87星系,质量是银河系的好几倍,核心藏着一个65亿倍太阳质量的超大黑洞,2019年人类拍到的第一张黑洞照片,拍的就是它,这个M87就像是室女座星系团里的“省会地标建筑”,我们住的银河系呢,离市中心隔着5000多万光年,差不多就是从乌鲁木齐到上海的感觉,理论上算同一个大区,但去一趟市中心基本不现实。

银河流在一条更大的“河”里——拉尼亚凯亚超星系团

事情到这儿还没完,室女座星系团够大了吧?但它自己也不是孤立的,2014年,天文学家布伦特·塔利和他的团队公布了一个让人头皮发麻的发现:拉尼亚凯亚超星系团,这是一个包含大约10万个星系、跨度5.2亿光年的巨型结构,夏威夷语里“拉尼亚凯亚”意思是“无尽的天堂”,在这个超级结构里,室女座星系团只是其中一个节点,银河系所在的星系团群,正沿着一条宇宙纤维状结构,缓慢地流向拉尼亚凯亚中心一个叫做巨引源的神秘区域,那个巨引源在长蛇-半人马座方向,质量大得离谱,周围所有星系都在往那儿掉,我们也一样,每秒600多公里,跑得飞快却永远到不了——因为宇宙膨胀也在同时把我们往外拉。

银河系真正的地址,我们其实住在宇宙的大都市郊区

刚知道这些的时候,我盯着电脑屏幕愣了好一会儿,平时觉得银河系已经大到没边了,结果它在宇宙里的身份活脱脱就是个小透明,我试着把我们地球在宇宙里的地址完整梳理了一下,列出来是这样的:

  • 行星层面:地球,太阳系第三颗岩石行星,目前已知唯一有生命的地方。
  • 恒星层面:太阳,一颗普通的G型主序星,位于银河系猎户座旋臂内侧,距离银心约26000光年。
  • 星系层面:银河系,棒旋星系,直径约10万到18万光年,包含1000亿到4000亿颗恒星。
  • 星系群层面:本星系群,跨度约1000万光年,质量中心在银河系和仙女座星系之间,总星系数不到80个。
  • 星系团层面:室女座星系团,跨度约1500万光年,至少1300个成员星系,是离本星系群最近的大型星系团,也是我们所属的星系团群的核心结构。
  • 超星系团层面:拉尼亚凯亚超星系团,跨度约5.2亿光年,包含室女座星系团、长蛇-半人马座超星系团等,是目前已知我们所在的最大结构之一。

星系分类那点事,跟室女座很有关系

说到这儿,忍不住提一嘴星系的分类,现在天文学上常用的哈勃序列,把星系分成椭圆星系、透镜星系、螺旋星系和不规则星系几大类,有趣的是,这个分类法最早的灵感来源之一就是室女座星系团,埃德温·哈勃当年研究的就是这个团里的星系,发现椭圆星系在团中心扎堆,螺旋星系则更喜欢待在边缘地带,银河系和仙女座都是螺旋星系,住得离团中心远远的,倒也挺符合这个规律。

而且室女座星系团里面,星系之间的互动特别剧烈,有的星系正在被潮汐力撕扯,拉出一条条长长的星流;有的一头扎进团中心的高温气体里,外层气体被整个剥离,只剩个光秃秃的星系核继续往前跑,这种“冲压剥离”过程在室女座团里随处可见,相比之下,银河系呆在本星系群这个小角落,虽然环境低温低压,但有种“小县城岁月静好”的安全感。

银河系真正的地址,我们其实住在宇宙的大都市郊区

我们能看到什么?

理论上,春季夜幕降临之后,如果你在南方天空找室女座,拿一台口径15厘米以上的望远镜,能看到不少室女座星系团的成员,有几个比较亮的梅西耶天体,比如M87、M86、M49、M60这些椭圆星系,以及M61、M100那些螺旋星系,都能在同一个天区里找到,不过说实话,我自己试过一次,城市光污染太严重,除了M87勉强看到一团模糊光斑以外,其他基本靠想象。

室女座星系团的中心区域在天球上跨度大约8度左右,相当于16个满月并排的宽度,你拿着双筒望远镜从这个区域扫过去,每个模糊的小光点背后都可能是一个跟我们银河系差不多大的星系,那些星系里有自己的恒星、行星,可能还有谁正朝着我们的方向看过来——这个念头一冒出来,脖子后面会有点发麻。

最后补充一个有点冷门的数据,室女座星系团虽然是离我们最近的大型星系团,但并不是离我们最近的星系团,距离更近的是室女座II星系团群里的几个小团,比如M81星系团和玉夫座星系团,距离大概1100万到1300万光年,不过这些都属于小型星系团,无论质量还是影响力都远不能跟室女座星系团相提并论,天文学家真正当作星系团研究模板的,室女座团是首选。

我们地球在宇宙里的位置大概是这样——

层级 名称 规模(大致) 角色
行星 地球 直径12742公里 我们脚下这颗
恒星系统 太阳系 半径约1光年(奥尔特云边界) 我们的恒星地盘
星系 银河系 直径10万至18万光年 我们所在的星系
星系群 本星系群 跨度约1000万光年 银河系的近邻圈子
星系团 室女座星系团 跨度约1500万光年,超1300个成员,距离约5400万光年 本星系群所属的大型星系团
超星系团 拉尼亚凯亚超星系团 跨度约5.2亿光年,含约10万个星系 目前已知最大的家

写到这儿又想起塔利那篇2014年发表在《自然》上的论文《The Laniakea supercluster of galaxies》,当时读完震撼了好久,不过普通人其实不用搞那么复杂,只要知道一件事就够了:下次有人问你银河系在哪儿,你可以特淡定地说,在室女座星系团里,郊区位置,房价不贵,就是进城远了点,这个回答够准确,也够实在。

关键词: