银河系两边到底是什么?我趴在天文馆的玻璃上想了很久
上周带女儿去天文馆,她盯着银河系的模拟投影突然问我:“爸爸,这个亮盘子边上是什么呀?”我愣了一下,发现自己竟然回答不上来,是啊,我们总说银河系是个漩涡状的星系,可它的 “两边” 到底有什么?这个问题其实藏着好几种不同的理解方式,我回来翻了不少资料,才慢慢把这事儿理清楚。
首先得分清咱们说的“两边”是哪个方向,大多数人第一反应是——银河系是个扁平的盘子,那“上面”和“下面”不就是两边吗?这个想法很直观,但也最容易让人产生误解。
银河系的盘面确实很薄,厚度大概只有一千多光年,而它的直径超过十万光年,如果从这个角度看,盘面的“上方”和“下方”其实并不空,那里分布着一种叫做银晕的结构,就像一个巨大的、稀薄的球状光晕把整个银河系包裹起来,银晕里有年老的恒星、球状星团,还有大量的暗物质——虽然我们看不见它,但它的引力实实在在地影响着星系的旋转,再往外,还有一层更热的等离子体气晕,温度能达到几百万度,这是近年通过X射线观测才确认的,你要是站在银河系的“上面”往下看,脚下并不是一片虚空,而是一个缓缓变得稀疏的、由恒星和气体组成的巨大晕层。
但女儿问的可能是另一种意思——银河系作为一个整体,在更大的宇宙尺度上,它的“周围”是什么?这就是另一个故事了。
我们得先搞清楚银河系的“地址”,银河系属于一个叫本星系群的小团体,这个群里大概有几十个星系成员,下面这张表能帮你看清楚咱们的“邻居”都是谁:
| 星系名称 | 类型 | 距离(光年) | 备注 |
| 大麦哲伦云 | 不规则矮星系 | 约16万 | 银河系最大的卫星星系之一,南半球肉眼可见 |
| 小麦哲伦云 | 不规则矮星系 | 约20万 | 另一个主要的卫星星系 |
| 仙女座星系(M31) | 旋涡星系 | 约250万 | 本星系群中最大的星系,正朝我们飞过来 |
| 三角座星系(M33) | 旋涡星系 | 约300万 | 本星系群第三大星系 |
你看,银河系的“边界”外面不是一片虚无,而是一个热热闹闹的小星系群落,其中仙女座星系比银河系还大,而且它正以每秒约110公里的速度朝我们靠近,大概四十亿年后,它俩会撞在一起,上演一场宇宙级的“慢动作”合并。
再往外看,本星系群本身也不是孤岛,它处在更大的室女座超星系团的郊区,而室女座超星系团又隶属于一个更庞大的结构——拉尼亚凯亚超星系团,拉尼亚凯亚在夏威夷语里是“无尽的天堂”的意思,它包含了大约十万个星系,跨度达到五亿光年,有意思的是,拉尼亚凯亚超星系团的引力中心在一个叫做巨引源的地方,我们银河系正被这股看不见的力量拖着,以每秒六百多公里的速度往那个方向移动,所以你问银河系两边是什么?从某个角度说,一边是我们正在远离的虚空,另一边是我们正奔向的巨引源。
想到这儿,我反而觉得女儿的问题特别好,我们总习惯把宇宙想象成一个安静的、装满各种天体的盒子,可实际上它更像一条流动的河,星系们在暗物质的牵引下形成网络,沿着巨大的纤维状结构漂流,而空洞区域就像河面上的漩涡,越来越空、越来越大,根据斯隆数字巡天的数据,天文学家已经绘制出这些结构:星系紧密排列成“墙”和“丝”,之间是跨度数亿光年的空洞,银河系就在其中一根“丝”上,被无声地拖着,漂向巨引源。
昨天晚上我又抬头看天,银河的拱桥横跨夜空,想到那个薄薄的盘面上方和下方弥漫的炽热气晕,想到两百多万光年外正朝我们飞来的仙女座,想到五亿光年尺度上那股把我们都拖向它的神秘引力源——忽然觉得脚底有点软,不是害怕,是那种站在桥上往下看激流时的眩晕感,原来我们一直在一场极其缓慢、极其壮丽的宇宙迁徙之中,只是人类的时间尺度太短了,短到我们误以为星星是永恒不动的背景。
对了,女儿听完我磕磕绊绊的解释后沉默了一会儿,然后说:“所以银河系像一块饼干泡在一杯看不见的热可可里,对不对?而且这杯可可还在被人端走。”我想了想,好像也没什么大错,这大概就是为什么我喜欢跟孩子聊天——他们的话有时候比那些大部头的天文学教材更接近事情的本质。
