银河快报

我翻了翻宇宙的户口本,发现银河系只是个普通居民

昨天晚上我蹲在阳台抽烟,抬头看了一眼星空,突然冒出一个念头:银河系在宇宙里到底算老几?这个问题一旦钻进脑子就出不来了,我回去翻了整整一晚上资料,越看越觉得人类以前真是狂得没边了——我们曾经以为银河系就是整个宇宙,后来好不容易承认它只是宇宙里的一个“岛”,结果现在发现,它连“岛”都算不上,顶多算个普通社区

我翻了翻宇宙的户口本,发现银河系只是个普通居民

今天咱们就来聊聊,在宇宙的尺度上,和银河系“同一级别”到底意味着什么,我尽量用人话讲,保证不把你绕晕。

先搞清楚银河系自己的户口信息

银河系的基本数据你可能听过一些,但我打赌很少有人把这些数字真正翻译成能理解的东西,银河系是一个棒旋星系,简单说就是中间有条棒状结构,外面甩着几条旋臂,像个正在搅拌的咖啡漩涡,它的直径大约10万到18万光年——这个数字浮动这么大,是因为最近几年天文学家发现它的外围有一圈暗物质晕,把地盘扩出去了不少。

里面装了多少恒星呢?1000亿到4000亿颗,这个区间本身就说明我们对自家星系还远没摸透,总质量大概是太阳的1万亿到1.5万亿倍,其中暗物质占了绝大部分,我们能看见的恒星、气体、尘埃只是零头,银河系中心藏着一个超大质量黑洞,人马座A*,质量约为太阳的430万倍,这家伙正在安安静静地打盹,暂时不会把我们当点心吃。

银河系还拖家带口,带着几十个卫星星系,大小麦哲伦云是最出名的两个,整个“银河系家族”被称作本星系群的一个主要成员。

什么叫“同一级别”?得有个划分标准

说两个东西是“同一级别”,你得先告诉我是按什么排的,在星系世界里,主要有这么几套分类逻辑:

  • 按形态分:椭圆星系、旋涡星系、透镜星系、不规则星系,银河系属于旋涡星系里的棒旋星系亚类。
  • 按质量分:矮星系、中等质量星系、大质量星系、巨椭圆星系,银河系属于大质量星系,但在“大质量”这个班里它坐的是后排。
  • 按星系团里的地位分:中心主导星系、普通成员星系、卫星星系,银河系在本星系群里是普通成员,不是老大。
  • 按活动性分:星爆星系、活动星系核、赛弗特星系、类星体等等,银河系目前比较安静,属于不太活跃的那类。

把这几套标准叠在一起,银河系的“级别画像”就清楚了:一个大质量的、正在缓慢形成恒星的、安静的棒旋星系,和它同级的,就是宇宙里所有符合这类描述的家伙。

宇宙户口本翻一翻:银河系的同级邻居们

离我们最近的同级星系,是仙女座星系,这名字听着像是一个系统的,但它比银河系大一圈,直径约22万光年,恒星数量估计在1万亿颗左右,它也是个旋涡星系,正以每秒约110公里的速度朝我们冲过来,别慌,大约40亿年后这俩星系会撞在一起,那时候太阳已经膨胀成红巨星了,地球就算还在也早就烤焦了,所以操心也没用。

本星系群里,银河系和仙女座是“两大巨头”,第三大的三角座星系质量只有银河系的十分之一左右,已经不算同级了,更像小跟班。

星系 类型 直径(万光年) 恒星数(亿颗) 距我们(万光年) 备注
银河系 棒旋星系 10-18 1000-4000 0 我们在这儿
仙女座星系 旋涡星系 22 ~10000 254 40亿年后要撞过来
风车星系M101 旋涡星系 17 ~10000 2100 盘面正对我们,极好看
涡状星系M51 旋涡星系 6 ~1600 2300 正跟伴星系掐架
NGC 6744 棒旋星系 5 ~1000 3000 被称为银河系的镜像版

再往远点看,室女座星系团里有一大票跟银河系差不多体量的旋涡星系,风车星系M101就是典型代表,直径大约17万光年,盘面几乎正对我们,拍出来的照片漂亮得不像真的,还有一个叫NGC 6744的家伙,在天炉座方向,差不多3000万光年远,大小、结构、甚至旋臂的缠绕方式都跟银河系像一个模子刻出来的,天文学家私底下管它叫“银河系的双胞胎兄弟”,说真的,哪天要是发现那边也有人在阳台看星星,我一点都不惊讶。

我翻了翻宇宙的户口本,发现银河系只是个普通居民

咱也别太谦虚:银河系在同级里混得不算差

刚才说了银河系在大质量星系里不算最大,但这不代表它普通得毫无特色,在旋涡星系这个类别里,银河系的质量排在前面那百分之十,能稳压它的也就仙女座这类大家伙和一些罕见的巨型旋涡星系,比如位于三角座的UGC 2885,直径超过40万光年,恒星数量是银河系的好几倍,不过那种级别的旋涡星系本来就没几个,大部分旋涡星系都比银河系小得多。

还有一个特殊情况得提一嘴:银河系目前处于一个相对安定的时期,它没有经历剧烈的星爆,也没有被邻居撕扯变形,中心黑洞安安静静的,这种平静状态在宇宙里其实挺难得的——很多跟它同质量的星系正在被碰撞搅得面目全非,或者被星系团内部的引力摧残,气体被剥离,恒星形成被硬生生掐断,银河系能安安稳稳地过了几十亿年,给了地球上生命演化出智慧的时间,这本身就是个小概率事件。

所以你看,把银河系放在宇宙户口本里一页页翻过去,会发现跟它同一级别的星系多得是,光可观测宇宙里就有几千亿个星系,按比例一算,大质量旋涡星系少说也有几百亿个,银河系是其中很普通的一个,既不最胖也不最瘦,既不最闹腾也不最安静,但正因为它是“普通一员”,我们才能在这里存在,在这里胡思乱想,在这里大半夜查资料写文章。

资料方面主要参考了NASA/IPAC河外数据库的公开星系参数、哈勃望远镜对邻近星系的巡天观测数据,以及几篇关于银河系结构和暗物质晕的经典研究,比如Bland-Hawthorn & Gerhard在2016年发表的《The Galaxy in Context》综述。

说起来也挺有意思的,研究宇宙越多,越觉得“普通”这个词其实是一种幸运,40亿年后银河系和仙女座撞在一起的时候,两个“同级星系”会合并成一个巨大的椭圆星系,那个新星系跟银河系就不再是同一级别了,级别这东西,本来就是动态的,宇宙从来不静止,我们也一样。

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