银河系的六朵金花,我们宇宙地址到底怎么写?
每次填快递地址,我都要从省市区一直写到门牌号,有天晚上嗦着泡面突然想到,要是外星人给我寄东西,地址栏第一行该填啥?查了老半天资料才发现,原来我们住的地方不叫“银河系”,那是整个小区,我们这栋楼叫本星系群,单元号叫室女座超星系团,更离谱的是,紧挨着我们的“邻居星系”竟然还有五六个,跟串门似的。
这事儿说起来挺反直觉的,小时候老师都教“银河系很大很大”,搞得我一直以为方圆几百万光年就咱一家独秀,后来读了徐遐生先生的星系动力学论文才明白,银河系所处的本星系群其实是个热闹的小社区,光是质量够得上“主要成员”身份的就有六个星系,天文学家管它们叫银河系的“六大伴星系”,不过我觉得叫“六朵金花”更亲切些。
先搞明白:伴星系到底是什么概念
费曼老爷子有句话我特别受用:“我不能把它简化到给大一新生讲明白,就说明我没真懂。”那咱就用最笨的方法理解伴星系——你就想象银河系是个大磁铁,周围有些小铁屑被引力拽着绕它转,这些铁屑自己也有几十亿颗恒星,个头虽然比银河系小,但搁到宇宙尺度上照样是庞然大物。
本星系群直径大概1000万光年,里面有超过50个星系成员,但真正有资格当银河系“近邻”的,掰掰手指头也就六个:大麦哲伦云、小麦哲伦云、仙女座星系、三角座星系、人马座矮椭球星系、大犬座矮星系,下面我把它们的基本情况整理成了一张表,看着更直观。
| 星系名称 | 距离(光年) | 类型 | 直径(光年) | 一个不严谨但好记的绰号 |
| 大麦哲伦云 | 3万 | 不规则矮星系 | 4万 | 南极上空的云朵 |
| 小麦哲伦云 | 20万 | 矮不规则星系 | 7000 | 大云的跟屁虫 |
| 仙女座星系(M31) | 254万 | 旋涡星系 | 22万 | 我们未来的另一半 |
| 三角座星系(M33) | 300万 | 旋涡星系 | 6万 | 仙女的闺蜜 |
| 人马座矮椭球星系 | 7万 | 矮椭球星系 | 1万 | 正在被吃掉的可怜虫 |
| 大犬座矮星系 | 5万 | 矮不规则星系 | 约5000 | 快被撕碎的快递盒 |
数据参考自《天文学与天体物理学年度评论》及NASA/IPAC河外数据库,部分数值取近似值,毕竟宇宙尺度的测量本身就有误差带。
图释:大小麦哲伦云在南半球肉眼可见,像是银河系这个大盘子上洒落的两滴牛奶,麦哲伦当年环球航行时记录下了它们,后来便以他的名字命名,图片来源:ESA/Hubble
第一对活宝:大小麦哲伦云
说到这两个家伙,我忍不住想起老家邻居那对双胞胎,大麦哲伦云和小麦哲伦云在南天球上几乎形影不离,像两块被银河系引力扯碎了的棉絮,它们都是不规则矮星系,意思是外形没有旋臂那种漂亮结构,乱糟糟的一团,但这团乱糟糟里藏着宇宙最闪亮的秘密——大麦哲伦云里有个叫“蜘蛛星云”的地方,里面正在疯狂造星,1987年那颗轰动学界的超新星SN 1987A就在这儿炸的,那是人类进入望远镜时代以来最亮的一颗超新星,肉眼都能瞧见,我当时翻到《Science》那篇封面论文就在想,16.3万光年外的一颗星炸了,光走这么久到地球,刚好被我们撞见,这运气搁买彩票都得中头奖吧。
霸气的远亲:仙女座星系
很多人以为银河系是本地老大,其实仙女座星系(M31)才是本星系群真正的大姐头,它直径22万光年,比咱们银河系还胖一圈,里面揣着一万亿颗恒星,波斯天文学家苏菲早在公元964年就在《恒星之书》里记录过它,说它是“天上一小片云”,那时候没有望远镜,苏菲要是知道那片小云其实是个比银河系还大的宇宙岛,估计得惊掉下巴。
最刺激的是,这家伙正以每秒110公里的速度朝我们冲过来,按照天文学家Roeland van der Marel团队的计算,大概40亿年后它会和银河系对撞,不过别慌,星系对撞不是车祸现场那种硬碰硬,恒星之间空得很,大概率是引力扯来扯去最后搅成一锅粥,融成一个更大的椭圆星系,有人说叫“银河仙女星系”,我寻思这名字也太土了,还不如叫“银仙女座大熔炉”。
被忽视的实力派:三角座星系
三角座星系(M33)的知名度远不如M31,但它在天文圈的地位可不低,它是本星系群第三大星系,也是最远的那个肉眼可见天体——对,理论上有极好视力的人在完美黑暗条件下能看到它,那光走了300万年才进你眼睛,想到这个我每次抬头看天都觉得眼睛不是眼睛,是台时光机。
M33最出名的是它有个超级巨大的氢二区NGC 604,恒星育儿所的面积比猎户座大星云大了将近40倍。《天文学报》上有篇综述提到,如果把M33放在银河系的位置,它在夜空中会比满月还亮,可惜它现在只能当仙女座的卫星星系,两个星系之间还有氢桥结构连着,像是大星系遛小星系时绑的绳子。
那俩被欺负惨了的:人马座和大犬座矮星系
图释:人马座矮椭球星系正被银河系的潮汐力撕成一条星流,像拉面师傅手中的面团越扯越长,未来它会被完全吞并,成为银河系光盘的一部分。
这两个小倒霉蛋离银河系实在太近了,人马座矮椭球星系距离才7万光年,已经被银河系的潮汐力扯成面条状了,天文学家管这叫“星流”,实际上它现在更像一条环绕银河系好几圈的恒星丝带,早就不成球形了,而大犬座矮星系更惨,2.5万光年,比我们离银河系中心还近,正被一点一点拆成零件,散落在银河系的外盘区域。
2003年一个法国团队通过分析2MASS巡天数据才确认了它的存在,发现的时候它已经被撕得面目全非了,想到这个我就觉得宇宙其实挺残酷的,引力不跟你讲道理,离得近就是原罪,再过个几亿年,这俩星系连名字都不会留下,恒星全混进银河系里,谁也分不清谁原来的户口。
所以我们的宇宙地址到底咋写
绕了这么大一圈回到最初的问题——填地址,按照从大到小的顺序应该是这样:
- 可观测宇宙 – 总门牌号
- 拉尼亚凯亚超星系团 – 省/直辖市级别
- 室女座超星系团 – 市/区
- 本星系群 – 街道/小区
- 银河系 – 楼栋号
- 猎户旋臂 – 单元
- 太阳系 – 房间号
- 地球 – 你的床位
六大伴星系呢,它们跟我们银河系共用“本星系群”这个小区门牌,算是不出五服的隔壁楼邻居,尤其是大小麦哲伦云,在南半球抬个头就能见着,感觉就像从阳台探出脑袋就能看见邻居在厨房炒菜,北半球的朋友想看它们得飞过赤道才行,这大概也算一种“看邻居还要办签证”吧。
写到最后又想起费曼那句话,他说物理学家最幸福的时刻,是在脑子里把一团乱麻的事理成一条直线的瞬间,我翻资料写这篇文章,从一堆“河外天体”“矮星系形态学”这些术语里刨出这六个主角,中间无数次怀疑自己到底能不能说明白,但写到大小麦哲伦云那一段忽然就通了——这不就是宇宙版的社区邻里关系吗,有大哥有跟班,有远亲有近邻,有正在被霸凌的也有来势汹汹要兼并我们的,本星系群这场引力拉锯战,我们银河系也不过是其中普通一员罢了。