北斗七星，宇宙里的老邻居
昨天晚上遛弯，抬头看见北斗七星挂在天上，特别亮，旁边有个大爷也在看，突然问我：“小伙子，你说这北斗星里，有多少个银河系啊？”
这个问题乍一听有点懵，但仔细想想，问得还挺有意思的，大爷应该是把“北斗星”当成一个大概念，想问这么一片天区里能塞下多少个像银河系这样的星系，来,我们坐下来慢慢聊这个事儿。
先把账算清楚：北斗七星到底有几个银河系
回答这个问题之前，得先搞清楚两个东西根本不是一回事——北斗七星是一个星群，银河系是一个星系，这就像在问“一棵树上有多少个森林”,概念混搭了。
北斗七星其实是大熊座的一部分，那七颗亮星组成了一个勺子的形状，它们分别是天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、摇光，这七颗星全都是银河系里的恒星，是我们自己星系里的“老乡”。
这么说吧，北斗七星本身包含的银河系数量是——零个，它们属于银河系,而不是包含银河系。
但我明白大爷想问的是什么，他说的“北斗星那么多”，大概是指北斗七星所占据的那一小块天区里，如果往深处看，能有多少个星系,这个问法就有意思了。
哈勃极深场的启示
1995年，天文学家干了一件挺疯狂的事，他们把哈勃望远镜对准大熊座方向一片看起来空空荡荡的天区，那片区域的大小——你伸直手臂，用一颗米粒就能遮住，结果长曝光之后，那片指甲盖大的天区里冒出了将近3000个星系。
后来2004年他们又搞了一次“哈勃超深场”，2012年再升级成“哈勃极深场”，在一个更小的天区里发现了大约5500个星系,其中有些星系的光走了130多亿年才到我们这儿。
我们来做个小学生算术题：
| 哈勃极深场的视面积 | 约11平方角分 |
| 全天空总面积 | 约1.5亿平方角分 |
| 极深场里的星系数量 | 约5500个 |
| 全天空可观测星系估算 | 约1000亿到2000亿个 |
这么一算，整个可观测宇宙里大概有一千亿到两千亿个星系，北斗七星在天空中占据的面积大约是200到300平方度,换算成角分就是12000到18000平方角分。
按这个密度粗略估算，北斗七星所覆盖的那片天区，往深处看，大概藏着几百万到上千万个星系，这个数字够震撼吧——七颗星下面,埋着上千万个银河系的兄弟姐妹。
这七颗星到底是谁
光说数字有点干,我们认识一下这七位邻居：
- 天枢（Dubhe）：距离我们124光年，一颗橙色的年老恒星，正在慢慢膨胀
- 天璇（Merak）：距离79光年，是一颗比太阳大两倍多的白星
- 天玑（Phecda）：距离84光年，自转速度极快，不到一天就转一圈
- 天权（Megrez）：距离81光年，七颗星里最暗的一颗，但实际光度是太阳的20倍
- 玉衡（Alioth）：距离83光年，亮度波动，因为表面有奇特的化学分布
- 开阳（Mizar）：距离83光年，其实是一个四星系统，肉眼可见的伴星叫“辅”
- 摇光（Alkaid）：距离104光年，温度高达两万度，蓝得发紫
有意思的是，这七颗星里，天枢和摇光跟其他五颗不是一伙的，中间五颗星离地球差不多80光年，在空间中朝着同一个方向运动，属于一个叫“大熊座移动星群”的疏散星团，而天枢和摇光各走各的,只是因为地球视角才被拼进了勺子的形状。
几万年后，北斗七星会变成一把压扁的勺子，再过几十万年，彻底散架，所以我们现在看到的北斗七星，只是一个短暂的“构图巧合”。
“银河系”这个词，本身就是误会
我们现在知道银河系是一个棒旋星系，直径大约10万到18万光年，里面有1000亿到4000亿颗恒星，太阳只是其中普普通通的一颗，位于猎户臂上，离银河系中心大约2.6万光年。
但古代人不知道这些，他们看到天上有一条乳白色的光带，就叫它“银河”，古希腊神话说是赫拉喷出的乳汁，中国传说里是王母娘娘用簪子划出来的天河，直到1610年，伽利略把望远镜对准银河,才发现那团白雾是由无数颗暗弱的恒星组成的。
到了20世纪初，天文学家还在争论那些模糊的“旋涡星云”到底在不在银河系之内，1924年，埃德温·哈勃在仙女座大星云中发现了造父变星，算出它距离我们远达上百万光年，远超银河系的尺度，这一下子把人类的世界观给炸开了——银河系不是宇宙的全部,它只是无数星系中的一员。
到今天，我们已经在可观测宇宙里数出了上千亿个星系，而行星的数量更吓人，最近的研究（Bryson et al., 2021, 《天文学杂志》）估计，光是银河系里就有大约3亿颗潜在宜居的类地行星。
再回到那个问题
北斗星里有多少个银河系？
如果老老实实回答——零个，因为北斗七星本身就是银河系里的七颗恒星,它们不包含任何完整的银河系。
但如果把问题理解成“北斗七星覆盖的天区里有多少个星系”，那答案大概是几百万到上千万个，具体取决于你拿什么望远镜去看，要是把全天的星系均匀铺开算，北斗七星那一片能摊上的星系数量,比地球上的人口总数还多。
讲完这些，大爷愣了几秒，然后说了句特别朴实的话：“那咱们还真是小得不像话。”我说是啊，但也正因如此，抬头看看星星这件事，才特别有意思——你看的那七颗星本身就离你七八十光年，而在它们背后,还有上千亿个星系在更深的地方亮着。
下次你看见北斗七星，可以试试在勺柄和勺口之间的那片“空”地方多盯一会儿，那里看起来什么都没有，但每一粒芝麻大的天区里，都塞着成百上千个银河系这样的庞然大物，宇宙就是这么个东西——你越往里看,它越没完没了。