你问我金牛座里有多少个银河系?这个问题,就像问一片沙滩上有多少粒会发光的沙子
前两天晚上,我儿子突然放下手里的牛奶杯,一本正经问我:“爸,金牛座那么大,里面能装下多少个咱们这样的银河系?”我听完一愣,脑子里第一个反应是——这小孩什么时候开始想这么深的问题了,紧接着第二个反应是:等等,这个问题本身,好像得先掰扯一下。
因为“金牛座里有多少个银河系”这个问法,听起来像在问一个箱子里能装几个西瓜,但它其实藏着两层意思,咱们一层一层来剥开。
先把“地方”搞清楚:金牛座不是一个容器
咱们得先说一个容易误会的地方,金牛座,它不是天上一个实实在在的“盆”,不是说宇宙里有一块区域挂着牌子写着“此处是金牛座”,它其实是从地球看出去,一个方向上的投影,想象一下你站在一片旷野里,抬头看天,你用手指在空中画出一头牛的轮廓——你画出的那个范围,就是金牛座,但它不是一个盒子,而是一条视线,一条从你眼睛出发,无限延伸进宇宙深处的视线通道。
所以严格来说,金牛座这个方向里,包含了它背后所有距离上的东西,近处的恒星,远处的星团,再远一些的别的星系,甚至远到宇宙最早的微光,都在这条视线上,换句话说,金牛座不是一个能装东西的口袋,它更像一个望向宇宙深处的窗口,你透过这扇窗能看到多少东西,取决于你的望远镜能看多远。
那金牛座方向到底有多少个星系?
好,把容器的问题解决了,我们才能聊真正的答案,天文学家还真做过这种“数数”的事情,而且听起来特别较真。
1995年,科学家做了一件很疯狂的事:他们把哈勃太空望远镜对准大熊座方向一个看起来啥也没有的小块天区,那个区域的大小,相当于你伸直手臂后一粒沙子挡住的那一点点天空,然后他们让哈勃对着那个黑乎乎的小点连续曝光了十天,结果你猜怎么着?在那片芝麻大的区域里,冒出了三千多个星系,那张照片后来成了著名的“哈勃深场”。
这让我们大致有了一个概念:天空中随便哪个方向,只要你看得够深,星系就多得像沙滩上的沙子,金牛座方向并没有像哈勃深场那样被死磕过,但天文学上有一个基本的假定——宇宙在大尺度上是均匀且各向同性的,意思是,你往哪个方向看,大结构上都差不多,金牛座方向不会有特殊待遇。
我们算一笔粗糙的账吧,整个天球的面积大约四万一千多平方度,金牛座占了多少呢?约莫797平方度,差不多是全天面积的9%,目前可观测宇宙里,根据各种深场巡天的估算,星系总数大概在两万亿个,也就是说,如果宇宙真的到处都差不多,那金牛座方向可能对应着——
| 可观测宇宙星系总数 | 约 2,000,000,000,000(两万亿) |
| 金牛座占天空面积比例 | 约 1.9% |
| 金牛座方向星系估算 | 约 38,000,000,000(三百八十亿) |
看到这个数字的时候,我自己都吸了一口气,三百八十亿个星系,也就是说,在你抬头看金牛座那颗明亮的毕宿五时,你的目光正穿过一层又一层的时空,掠过三百多亿个像我们银河系一样庞大而沉默的岛屿宇宙,这种感觉,就像你透过一滴露珠看到了一整片森林。
但这里面有个极其浪漫的细节
说到这儿,其实我还没完全回答我儿子的那个问题,他问的是“多少个银河系”,默认把银河系当作一个标准单位,可实际上,银河系挺大的,在星系里算是大个子,大部分星系其实比银河系小得多,是那种矮星系,就像银河系身边跟着的大小麦哲伦云那样。
天文学家在观测深场的时候,看到大量不规则的小光斑,那些都是矮星系,稀稀疏疏的,恒星数量可能只有银河系的千分之一甚至万分之一,如果硬要把那些星系都折算成“银河系当量”——就是把所有星星都加在一起,再看看能拼出多少个像我们银河系这么大的星系——那这个数肯定比三百八十亿要小很多。
可这又有什么要紧呢,我后来跟儿子说:“你要是非想知道一个数,大概是三百八十亿,但爸爸觉得,最迷人的不是那个数字。”他抬头看我,等我解释。
我说,真正迷人的地方在于——金牛座方向最亮的那些星,比如毕宿五,距离我们才65光年,它是咱们银河系里的邻居,而同一片天空里,你只要用一台像样的天文望远镜稍微一看,就能看到蟹状星云,那是一次公元1054年的超新星爆发的遗迹,它也在咱们银河系里,可就在这片巴掌大的天空中,在这些近处星辰的背后,还藏着三百多亿个别的宇宙——每一个都可能是某个智慧文明抬头看见的漫天星光,它们层层叠叠地排布在这条视线上,近的、远的、更远的、远到时间都快被拉成直线的,全都在你眼睛望过去的那个方向里。
他没说话,转头去看窗外已经很暗的天,过了几秒,他说:“那下次我们去郊区看星星的时候,我想看看昴星团。”我说行,昴星团也在金牛座,那是一个离我们只有444光年的年轻星团,肉眼就能看见六七颗挤在一起的蓝色小星星,漂亮得很。