银河快报

替处女座的朋友问一句,属于你们的星系到底长什么样

前几天晚上在阳台吃西瓜,朋友突然问我:“都说处女座追求完美、细节控、还有点精神洁癖,那银河系里有没有一个地方,长得特别符合这种气质?”

我愣了一下,然后告诉他,还真有,而且你抬头看的每一个夏夜,它都在天上挂着。

先找到那个叫“室女座”的星群

要说清楚这件事,得先讲一下中西方星座的称呼差异,黄道上的第六个星座,天文学标准名称是室女座,占星学上习惯叫处女座,指的是同一片天区,这片天区里最亮的那颗星,中文名叫角宿一,是一颗蓝白色的恒星,亮度在夜空中能排到第十五位,春天和夏天的傍晚,顺着北斗七星的斗柄画一条弧线下来,看到一颗泛着清冷白光、不闪不晃的亮星,差不多就是它了。

但这颗星并不是我们要找的主角,真正让天文学家兴奋的东西,藏在室女座和后发座交界的那片看似空旷的深空区域里。

一个“星系扎堆”的超级都市

在这片天区,距离我们大约5370万到6200万光年的地方,存在一个巨大的引力聚合体——室女座星系团,这不是一个星系,而是一大群星系挤在一起组成的“都市圈”。

它的规模大概是这样:

  • 覆盖天区范围约8度,相当于十六个满月并排挂在天上那么宽
  • 成员星系数量在不同文献中有不同统计口径,从1300个到2000个不等
  • 总质量约为太阳质量的2×10¹⁵倍
  • 中心区域星系分布密度极高,星系之间平均距离比银河系与仙女座星系的间距小一个数量级

考虑到这是距离地球最近的规则大型星系团,你几乎可以把它理解为我们银河系所在的本星系群之外,那个“隔壁的超大城市”,距离近到足以用各类望远镜从上到下扫描好几遍,梅西耶星表里很多明亮星系都出自这一片,比如M87、M49、M58、M59、M60、M84、M86等等,全是室女座星系团的成员。

处女座星系团的“社交圈”到底长什么样

既然叫处女座星系团,总不能只有一堆编号吧,它内部的结构,其实意外地有层次感。

质量为王的内城

星系团的中心位置附近,是绝对的霸主——M87,这是一个巨椭圆星系,直径超过12万光年,质量估计达到太阳的2.4万亿倍,旁边还有M86、M84这些大型椭圆星系,它们共同构成了星系团的“内城区”,这边老星系多,气体少,恒星形成几乎停摆,整体色调偏黄偏红,像一个沉稳步入中年的社区。

正在坠入的外围年轻人地盘

外围区域就热闹多了,以M49为代表的另一个椭圆星系次中心,带着一批旋涡星系和不规则星系,正以数百公里每秒的速度朝中心跌落,这个现象在天文学上有专门的名字叫“芯—周边坍缩结构”,落到一定程度,旋涡星系的气体就会被潮汐力剥掉,慢慢从活泼的螺旋形态变成模糊不清的透镜状,最后向椭圆星系转化。

我们熟悉的一些旋涡星系,比如M58、M61、M90,目前就处在这样的过渡带上,M90其实已经开始褪色了,几条悬臂像被风吹散的头发,那是冲压剥离正在实时发生的样子。

区域 代表成员 典型特征
A区(核心区) M87、M86、M84 巨椭圆星系为主,热气体弥漫,恒星形成率低
B区 M49 次中心,偏离主团但质量很大
C区(南部延伸) M58、M61、M90 旋涡星系密集,正经历冲压剥离
本星系群边界 银河系、仙女座星系所在 距离约5400万光年,是室女座星系团外围引力场的一部分

从星系团看“处女座气质”,还真有点意思

如果把室女座星系团的特性铺开来看,一些巧合确实很有趣,它不像后发座星系团那样中心已经有两个巨椭圆星系合并出一个直径几十万光年的超巨型球状结构,室女座星系团的核心虽然由M87主导,但整体还在演化进程中,次团块分明,层次清晰,你看到的是一个正在成型但尚未“完工”的巨大系统,带着一种还在整理自己内在秩序的感觉。

而且研究这个星系团的时候,天文学家很早就注意到它的动力学比较“规整”,20世纪80年代有篇经典文献《The Virgo Cluster Catalogue》,作者Binggeli、Sandage和Tammann统计了2096个成员星系,当时就指出这个团的形态分类比例落在一种中间偏规则的状态,不是完全松弛,也不是完全混乱,很像一个还在自我调整中的结构,那种感觉怎么说呢——有序,但还没觉得自己够有序。

离我们最近的大型“星系标本库”

回到现实,天文学家之所以热爱室女座星系团,倒不只是因为它大或者近,而是因为它几乎成了一个完美的星系演化标本库,你可以在里面同时看到:

  • 最古老的巨椭圆星系(M87)
  • 正被剥离气体的旋涡星系(M90)
  • 已经停止恒星形成但依然保持棒旋结构的过渡星系(M58)
  • 爆发式造星的蓝致密矮星系(IC 3025之类)

所有处在不同寿命阶段的星系形态,在这个团里都能找到样本,哈佛-史密森天体物理中心2019年的研究指出,室女座星系团当前仍处于“热气体巡天环境的加压演化”阶段,星系之间的转换非常活跃,几乎每个星系身上都看得到环境的印记。

如果你有一台小望远镜

想亲自看一眼的话,其实门槛没那么高,春天到初夏的夜晚,在光害少一点的地方,用一台口径80毫米以上的双筒望远镜对准室女座方向,就能在视场里同时看到好几个模糊的小光斑,那每一个光斑,都是一整个星系,直径几万光年起步,里面藏着成百上千亿颗恒星,你视线来回扫过的几度天区,就跨过了数千万光年的物理距离。

写到这里,我把前几年在云南姚安用一台小折射镜拍的室女座星系团区域重新翻出来看了下,画面中央偏左M87呈一个不太起眼的毛绒球状,M86、M84挤在一起像一对大小差不多的亮斑,边缘有条尘埃带若隐若现,那台镜子口径才60毫米,照样看见了一大把星系。

大概这就是属于室女座的那种图景吧——乍一看规整安静,可当你真的凑近了看,会发现里面藏着海量的结构、层次和正在发生的故事,明明已经装满了将近两千个星系,却还是觉得它没有真正完成。

就像大多数处女座本人。

替处女座的朋友问一句,属于你们的星系到底长什么样

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