银河快报

银河系往上一级,到底是啥?这事儿比你想的更热闹

前几天晚上带孩子看星星,她突然问我:“爸爸,银河系外面是什么呀?”我愣了一下,说银河系外面还有很多别的星系,她又追了一句:“那银河系自己住在哪儿呢?”

这个问题还真把我问住了,我们总说太阳系在银河系里,银河系在宇宙里,可银河系到底属于哪个更大的结构,大多数人其实说不太清楚,回来翻了翻资料,发现天文学家对这件事的命名和分类,比我想象的有意思得多。

简单说,银河系的“上一级行政单位”,叫本星系群

银河系往上一级,到底是啥?这事儿比你想的更热闹

先从“本星系群”说起

本星系群这个词听着挺正式,英文叫 Local Group,其实就是“我们这一小撮星系”的意思,它是一个直径大约一千万光年的引力束缚系统,里面有几十个星系挤在一起,彼此靠引力拉着,不会因为宇宙膨胀而散开。

这里面最大的两个大哥,就是咱们的银河系和隔壁的仙女座星系,仙女座比银河系还大一圈,直径大概二十二万光年,银河系十万光年左右,这俩各自带着一帮小弟——银河系这边有大小麦哲伦云、三角座星系等等,仙女座那边也有自己的卫星星系,像M32、M110什么的。

有意思的是,本星系群里大大小小的星系加起来大概五六十个,但绝大多数都是矮星系,又小又暗,真正称得上“大块头”的,就银河系和仙女座两个,这感觉有点像一个小镇,两条主街上各住着一个大户人家,周围一圈小平房围着转。

而且这两家还在互相靠近,仙女座星系正以每秒大概一百一十公里的速度朝我们冲过来,大概再过四十多亿年,它就会跟银河系撞上,撞”这个词其实不太准,因为星系里面恒星之间的距离实在太远了,两个星系会穿过去、搅在一起,最后并成一个更大的椭圆星系,天文学家已经给它起好名字了,叫“银河仙女星系”,英文 Milkomeda,到时候夜空的样子会完全变掉,可惜咱们是看不到了。

再往上走:本星系群又属于什么?

到了这一层,名字就开始花样多了,本星系群往上一级,属于室女座超星系团,也叫本超星系团

你看这个命名逻辑其实挺朴素的——“本”我们所在的”这个意思,本地、本群、本超团,一层一层往外推,室女座超星系团的中心在室女座方向,那里密密麻麻挤着上千个星系,质量大得吓人,引力拉着周围一大片区域。

本星系群在室女座超星系团里的位置有点偏,不在中心,更像住在郊区,整个室女座超星系团直径大概一亿一千万光年,包含上百个类似本星系群这样的小组团,我们就像是超大城市群边缘一个小镇上的居民,抬头看市中心方向,能看到那里灯火通明——室女座星系团就是那片最亮的区域。

这还没完。

再上一层:拉尼亚凯亚超星系团

2014年,天文学家布伦特·塔利和团队发表了一篇论文,给了一个更大的结构起了名字,叫拉尼亚凯亚超星系团,这个词来自夏威夷语,意思是“无尽的天堂”,听起来挺诗意。

银河系往上一级,到底是啥?这事儿比你想的更热闹

拉尼亚凯亚的尺度就真的让人有点眩晕了,它直径大约五亿两千万光年,包含了大概十万个星系,室女座超星系团只是它的一部分,甚至连室女座超星系团本身,在这个结构里也只算一个“分支”,拉尼亚凯亚内部还有一个引力中心,叫巨引源,在长蛇座和半人马座方向,巨引源的质量大概是太阳的几千万亿倍,我们整个本星系群、室女座超星系团,都在被它慢慢拉过去。

这种“被拉着跑”的感觉其实挺奇妙的,你坐在家里喝咖啡,完全感觉不到,但你其实正以每秒大概六百公里的速度,跟着银河系一起朝巨引源的方向飞。

到了拉尼亚凯亚这一层,很多人以为就到头了,其实也没有。

再往外,还有更大的图案

拉尼亚凯亚超星系团往上,天文学家发现还有更大的结构,叫双鱼-鲸鱼座超星系团复合体,这个名字是真的长,但描述很直白:它在双鱼座和鲸鱼座方向延展,是拉尼亚凯亚的“邻居兼上级”,这个复合体长度大概十亿光年,宽一亿五千万光年,是目前已知宇宙中最大的结构之一,里面包含了好几个像拉尼亚凯亚这样的超星系团。

到这里,很多人会问:那双鱼-鲸鱼座复合体再往上呢?

答案是——没有了,或者说,定义变了,到了这个尺度,引力已经太弱,宇宙膨胀占主导,这些超大型结构之间不再互相束缚,它们随着宇宙膨胀各自远离,再往上,就是宇宙的“均匀背景”了,天文学家管这个叫“宇宙的大尺度结构”,在高倍率观测下,它呈现出一种网状的形态——星系和星系团排在纤维状的“墙”上,中间是巨大的空洞,看起来有点像海绵,也有点像大脑的神经元网络。

所以把这事捋一遍,大概长这样:

地球 属于太阳系
太阳系 属于银河系
银河系 属于本星系群
本星系群 属于室女座超星系团
室女座超星系团 属于拉尼亚凯亚超星系团
拉尼亚凯亚超星系团 属于双鱼-鲸鱼座超星系团复合体
再往外 宇宙大尺度纤维状结构,没有更明确的“一级”了

为什么隔一阵子就冒出个新名字?

这事儿其实反映了天文学一个挺真实的状态:我们对宇宙结构的认知是一层一层剥出来的,二三十年前,教科书上还说室女座超星系团是最大的结构,后来观测技术进步了,巡天数据更多了,才发现室女座超团只是拉尼亚凯亚的一个小角落,而拉尼亚凯亚的定义本身,也是靠测量星系运动速度分布画出来的,边界并不像国家分界线那样清清楚楚。

天文学家给这些结构起名字,有时候也挺随性。“本星系群”就是直译,“拉尼亚凯亚”是夏威夷本土词汇,“双鱼-鲸鱼座”直接用了两个星座名拼在一起,圈子内部也有一些带点幽默的说法,比如把本星系群戏称为“银河系和仙女座带着一群小跟班”,把巨引源叫作“宇宙大吸尘器”,这些说法当然不正式,但能让人感觉到,研究宇宙的人自己也在用一种平实的方式理解这些庞大的东西。

我特别喜欢的一个细节是,拉尼亚凯亚这个名字,是夏威夷卡帕拉马社区学院的夏威夷语讲师帮忙选的,团队里有人觉得,给这么宏大的宇宙结构命名,应该用一种跟天空和航海有关的古老语言,于是找了夏威夷语,这种命名方式本身就有点浪漫——在太平洋小岛上仰望星空的人,他们的语言被用来命名五亿光年外的宇宙结构。

回到女儿问的那个问题——“银河系自己住在哪儿呢?” 如果现在让我回答,我大概会说:银河系住在一个叫本星系群的小社区里,这个社区又在一个叫室女座超星系团的城区里,城区外面还有一个叫拉尼亚凯亚的巨大城市群,而这座城市,也不过是宇宙纤维网络上的一个节点罢了。

她大概听不懂这么多,但至少“本星系群”这个词,她已经记住了,睡前还念叨了一句:“仙女座要撞过来啦。”也不知道她在高兴什么。

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