银河系和M110星系比大小，这事儿比我想的有意思多了

前几天晚上我躺在阳台看星星，手机突然弹出一条消息，朋友问我：“银河系和M110星系哪个更大？”我盯着屏幕愣了几秒，脑子里冒出的第一个念头是——M110是什么？后来才反应过来，它是仙女座星系旁边那个小小的椭圆星系，说实话，这个问题比表面看起来要有趣得多，因为它牵扯到我们对“大小”这个词的理解,也让我重新翻了一遍手边那几本天文科普书。

先说答案吧，不然你会急。银河系比M110星系大很多，无论是质量、直径还是恒星数量，两者根本不在一个量级上，如果把银河系比作一头蓝鲸，那M110大概就是一条沙丁鱼，而且还是比较瘦的那条，但这里头有好多细节值得展开说说，尤其是当你开始琢磨天文学家是怎么测量这些数字的时候,会发现每一步都不容易。

先把两个星系摆出来看看

银河系就不用多介绍了，我们就住在里面，它是一个典型的棒旋星系，中间横着一条恒星组成的棒状结构，外面甩出几条旋臂，太阳系藏在猎户臂内侧，离中心大概两万六千光年，每天晚上看到的银河带子，其实是我们在盘面内部往外看的结果,就像站在饼里看饼的截面。

M110就冷门多了，它是仙女座星系的卫星星系，编号M110，也常被人叫做NGC 205，如果你用普通双筒望远镜瞄仙女座星系的方向，运气好能看到它像一小团模糊的光斑蹭在仙女座大星系的边上，它是椭圆星系，形状像个压扁的橄榄球，恒星分布相对均匀，没有旋臂，气体尘埃也极少,整体给人一种安静老成的感觉。

数字不会骗人，但会让人意外

我整理了一下两者最基本的参数,放在一张表里比较直观：

比较项目	银河系	M110星系
类型	棒旋星系	椭圆星系
直径（光年）	约10万至20万	约1.5万
恒星数量	1000亿至4000亿颗	约40亿颗
总质量（太阳质量）	约1.5万亿倍	约100亿至200亿倍
暗物质晕质量	极其巨大	存在但较小
球状星团数量	约150个	约8个
气体尘埃含量	丰富，仍有恒星形成	极少，几乎没有新恒星诞生

光看直径这项，银河系就算取保守的10万光年估算，也是M110的七倍以上，如果按某些研究把银河系恒星盘外围的暗弱结构也算进去，直径可能飙到20万光年，那差距就拉到了十几倍，质量上的悬殊更夸张，银河系的总质量大约是M110的一百倍，M110的恒星数量甚至只有银河系的百分之一左右，所以答案其实从一开始就很清楚,没什么悬念。

大小”这个词得分着说

问题本身简单，但定义“大小”的时候，天文学家其实有好几套标准，普通人直觉上想到的是直径，谁占的地盘大谁就大,这个维度银河系稳赢。

可要是从质量角度来讲，差别更悬殊，银河系包含了不计其数的恒星、气体、尘埃，加上一个巨大的暗物质晕，M110作为椭圆星系，气体含量低得可怜，暗物质晕也小得多，以《天体物理学期刊》上公布的数据来看，银河系的维里质量大概在1万亿到2万亿倍太阳质量之间，M110则在百亿级别徘徊，这就不是几倍的问题了,是整整两个数量级的差距。

还有一种角度是看恒星密度，椭圆星系的核心区域往往恒星扎堆，M110的中心可能比银河系核心更“拥挤”，但这也改变不了全局对比的结果，就像一个小镇的中心广场可能比大城市某个街角热闹，但论整体规模,小镇终究是小。

有一点挺有意思——M110虽然小，但它内部藏着一个年轻恒星的秘密，按理说椭圆星系早该停产了，可M110中心区域居然观测到了一些比较年轻的恒星，根据哈勃太空望远镜的观测档案，天文学家推测可能在几亿年前它经历过一次小规模的并合事件，吸积了一些气体，短暂点燃了造星活动，这件事让我觉得,小个子也有自己的故事。

说到测量，这里面门道不少

你可能会想，这些数字是怎么来的？毕竟没人真的拿尺子去量，我当初翻到测量方法的时候,也觉得天文学家简直像侦探一样在拼凑线索。

测银河系大小主要靠几种手段，一是利用造父变星和天琴座RR型变星这类“标准烛光”，它们的真实亮度已知，看起来有多暗就暴露了距离，二是甚长基线干涉测量，直接三角视差法测出银河系内天体的精确位置，配合盖亚卫星这几年发布的数亿颗恒星数据，人类对银河系三维结构的把握已经今非昔比，三是通过中性氢的21厘米谱线追踪旋臂延伸的范围,发现盘面比我们以前以为的更外扩。

M110的距离就容易一些，因为它基本就在仙女座星系旁边，而仙女座星系的距离已经被测得很准了，大约250万光年，至于M110的直径，直接根据它的角大小和距离换算就行，不过椭圆星系没有明确的边界，通常用“有效半径”来定义——就是包含了星系一半光度的那个半径,这种约定俗成的办法也意味着不同文献给出的数值可能略有出入。

那我朋友干吗问这个问题？

事后我想了想，他大概是把M110和仙女座星系搞混了，仙女座星系确实比银河系大，直径约22万光年，恒星数量也可能上万亿，长期压银河系一头，它旁边的小弟M110太不起眼，名字里又带个“M”开头的梅西耶编号，容易让人跟主角产生联想，我后来回他消息的时候，第一句就是：“你是不是想问仙女座星系？”他隔了半小时才回了个尴尬的表情。

其实这种混淆挺常见的，梅西耶星表里包含的都是18世纪用小望远镜能看到的弥散天体，M31是仙女座大星系，M32和M110都是它的小跟班，M110当年甚至没有被梅西耶本人正式收录，是后来由肯尼斯·琼斯补进去的，这样一段历史,也让它显得格外低调。

别小看M110，它在另一个维度上赢了

虽然比个头M110完败，但它在星系演化的研究里分量不轻，它是本星系群里典型的矮椭圆星系样本，天文学家拿它来理解星系之间的相互作用，M110和仙女座星系之间肯定存在潮汐拉扯，它外层恒星可能早就被慢慢剥走了，有些研究指出M110内部有复杂的恒星运动模式，暗示它过去经历过至少一次重大扰动,这些线索对于拼凑本星系群的演化历史特别重要。

M110还是天文爱好者测试观测能力的好靶子，在光污染不严重的地方，用口径七八厘米的小望远镜就能隐约看到它，但想把它的椭圆轮廓从背景天光中分离出来，需要极好的大气透明度和一定的经验，我曾在一个冬天跑到郊外试过，仙女座星系明亮的核心很容易锁定，M110在目镜里却像一层薄雾，稍微偏移视线才能勉强确认，这种亲眼看到两百多万年前从另一个星系出发的光子落在自己视网膜上的体验,再冷也值。

一些我翻资料时顺手记下的数据

如果你对具体的数字好奇，下面这些是我从不同文献里整理出来的,可以随便看看：

• 银河系恒星盘直径：保守估计10万光年，计入外围结构后约20万光年（参考Bland-Hawthorn & Gerhard, 2016, Annual Review of Astronomy and Astrophysics）
• 银河系恒星总质量：约5×10¹⁰太阳质量，总质量约1.5×10¹²太阳质量（包含暗物质晕）
• M110直径：有效半径约7500光年，总直径约1.5万光年
• M110恒星质量：约4×10⁸至1×10⁹太阳质量，总质量约1×10¹⁰太阳质量
• 银河系球状星团数量：约150个；M110球状星团数量约8个
• 距离：银河系我们身处其中，M110距离地球约250万光年
• 恒星形成活动：银河系盘面每年约形成1至2个太阳质量的恒星；M110核心区有微弱年轻星族信号，整体几乎停产

这些数字的来源包括哈勃望远镜的观测记录、斯隆数字巡天的测光数据，以及盖亚卫星发布的星表，不同研究团队由于采用的方法和假设略有差异，给出的数值会有浮动,但量级不会改变。

所以最后回到那个问句

银河系和M110哪个大？当然是银河系，这个答案本身没什么可争的，倒是搞清楚为什么这么问、以及这些数字背后的测量手段，让整件事变得饱满起来，我后来在书架前翻一本旧的《星系天文学》，看到作者在序言里写“星系的尺度需要用想象力去接近，因为数字本身已经超出了日常经验”，觉得这话说得挺对，十万光年到底意味着什么？光都要跑十万年，而我们站在地球上,用几个镜片和探测器就把整个螺旋盘面的样子还原出来了。

至于M110，它虽然小，但每次我用望远镜对准仙女座方向时，总会特意找一找它，不是因为它的尺寸，而是因为它安安静静待在一个庞然大物旁边的样子，有种说不出的美感，大和小在宇宙里从来不是衡量有趣的唯一标准,只不过这次的问题恰好问的是大小而已。