银河系到底有多大?它上面还有个叫超星系团的东西,那玩意儿更大吗?
前几天晚上在阳台吃西瓜,抬头看见一条淡淡的银白色光带横跨天空,我心想,这就是咱们住的银河系了吧,真够壮观的,结果手机突然推送一条天文新闻,说什么“超星系团”,我当时就愣了——这名字听着就比银河系大,但到底大多少?银河系在它面前算什么?孙子辈都排不上?还是只是个小弟弟?
先把银河系的大小搞明白
咱们得先知道银河系本身是个什么量级,别一上来就整超星系团,容易晕。
银河系是一个棒旋星系,你可以想象成一个巨大的旋转风车,中间鼓起来,周围几条旋臂甩出去,太阳就藏在其中一条叫猎户臂的次旋臂上,距离银河系中心大概2.6万光年,整个银河系的直径,目前公认的数据是大约10万到18万光年,有些新研究说可能到20万光年,但咱们取个保守的中间值,差不多15万光年吧。
15万光年是什么概念?光跑一年是9.46万亿公里,15万年够光来回蹿的了,咱们的旅行者1号探测器飞了40多年才跑了0.002光年,要横穿银河系?想都别想。
银河系里面塞着大约1000亿到4000亿颗恒星,太阳只是其中一颗中年黄矮星,毫不起眼,你看夜空中那些密密麻麻的星星,绝大部分都只是银河系里离我们最近的几千颗而已。
银河系结构想象图,太阳大概就在那个“你在这里”的红点位置,离中心远着呢。
那“超星系团”又是什么来头
好,银河系的账算清了,接下来看看这个压它一头的“超星系团”。
超星系团不是星系,而是一大群星系的集合体,你可以这么想:银河系是一个城市,里面恒星是一栋栋房子,那超星系团就是一个省,里面包含了几十个甚至几百个像银河系这样的城市。
咱们银河系所在的超星系团叫拉尼亚凯亚超星系团(Laniakea Supercluster),这名字来自夏威夷语,意思是“无尽的天堂”,2014年才被正式定义,算是天文界比较新的认知。
拉尼亚凯亚有多夸张呢?它直径大约2亿光年,里面包含了大概10万个星系,总质量是太阳的10的17次方倍,这里面有几个比较有名的“大城市群”——比如室女座星系团,那是我们银河系所在的本地星系群正在慢慢掉进去的大块头。
我用个表格对比一下,会清晰很多:
| 对比项 | 银河系 | 拉尼亚凯亚超星系团 |
|---|---|---|
| 类型 | 单个星系 | 星系集团 |
| 直径 | 约15万光年 | 约5.2亿光年 |
| 包含恒星/星系 | 1000亿~4000亿颗恒星 | 约10万个星系 |
| 在宇宙中的层级 | 基础单元 | 上层结构 |
你看看这差距,差了好几个数量级,银河系在拉尼亚凯亚面前,大概相当于撒哈拉沙漠里的一颗沙粒,或者太平洋里的一滴水,不,可能还要更夸张一点。
从银河系到超星系团,中间还隔了好几层
其实不要一下子就跳过去,中间还有几个层级,这样理解起来更顺畅,也不容易觉得抽象。
银河系不是孤零零飘在那儿的,它有一帮邻居,咱们属于本地星系群(Local Group),直径大概1000万光年,里面有银河系、仙女座星系、三角座星系这三大件,外加几十个小矮星系,仙女座是本星系群的老大,银河系排第二。
然后本地星系群又属于室女座超星系团(Virgo Supercluster),直径约1.1亿光年,里面有好几千个星系,以前天文书上说我们住在这个超星系团里,但后来发现不对,室女座超星系团只是一条“手臂”,更大的身体是拉尼亚凯亚。
用个清单梳理一下咱们的宇宙住址,从小到大:
- 地球 — 太阳系里第三颗石头
- 太阳系 — 包括太阳和它的一堆行星、小行星、彗星
- 猎户臂 — 银河系的一条旋臂
- 银河系 — 一个约15万光年宽的棒旋星系
- 本地星系群 — 包含银河系、仙女座星系等,直径约1000万光年
- 室女座超星系团 — 拉尼亚凯亚的一部分,直径约1.1亿光年
- 拉尼亚凯亚超星系团 — 我们目前已知的“家”的最大单位,直径5.2亿光年
再往上还有吗?有,拉尼亚凯亚旁边还挨着其他超星系团,比如夏普力超星系团,它们之间由巨大的宇宙纤维网络连接,中间隔着巨大的空洞,这些结构再往上,就是可观测宇宙尺度了,930亿光年。
为什么很多人会搞混
这个问题确实容易让人犯迷糊,主要是名字里有“星”字,听着像一类东西,而且日常说话也不太会去区分“星系”和“星系团”,但它们的差距,比你和一个省的差距还大。
我记得有一次跟朋友聊到这个,他说:“那银河系在拉尼亚凯亚里,是不是就像太阳系在银河系里那么小?”我想了想,其实远不止,太阳系直径大概0.001光年,银河系15万光年,这个大小比例是1比1500亿,而银河系跟拉尼亚凯亚直径比,15万比5.2亿,是1比3467,虽然比例没太阳系那么夸张,但绝对尺度上,超星系团的广阔已经是另一个概念了。
拉尼亚凯亚超星系团的三维结构图,那些丝状结构就是星系聚集的地方,蓝点是室女座超星系团,红点是我们银河系附近的位置。
知道这些有什么用呢
说实话,知道银河系比超星系团小那么多,对我今晚的西瓜好不好吃、明天的班要不要上,没有任何直接影响,但就是有那么一瞬间,当你抬头再看夜空的时候,心里会咯噔一下——原来我连银河系里的一粒灰都算不上,而银河系本身也不过是更大的结构里的一粒灰。
这种感受很奇怪,它不会让你觉得渺小,反而有点释然,那些烦心事儿,在5.2亿光年这个尺度面前,突然变得没什么大不了的,就像阿西莫夫说的,宇宙不仅比我们想象的要奇怪,而且比我们能想象到的还要奇怪。
下次如果再有人问你银河系大不大,你可以告诉他:大了去了,但在超星系团面前,它就是个弟弟,而且咱们连这个弟弟里面的灰尘都不是,可这并不妨碍我们思考这些灰尘是怎么排列的,这大概就是天文学最浪漫的地方吧。
