银河系与室女座星系团,我们在宇宙中的地址到底是什么
前些天晚上在阳台晾衣服,抬头看了一眼天,忽然冒出一个很傻的问题——我们到底住在宇宙的哪个位置?就像小时候第一次认真填写家庭住址,从省写到市再写到门牌号,那种感觉其实挺奇妙的,天文学家其实早就帮我们写好了这个宇宙地址,只是我们平时不太在意罢了。
先从我们最熟悉的银河系说起
银河系就是我们恒星的集合地,你晚上看到的那条淡淡的、横跨天空的光带,其实是我们从内部往外看,侧面望过去密密麻麻的恒星堆叠在一起的效果,有点像站在一个扁平的盘子里,往盘子边缘看过去,食材都挤成一长条。
我整理了一组数字,方便你直观感受一下银河系到底有多大:
| 参数 | 数值 | 单位 |
| 直径 | 约10万-18万 | 光年 |
| 中心厚度 | 约1万 | 光年 |
| 包含恒星数量 | 1000亿-4000亿 | 颗 |
| 太阳系位置 | 距中心约2.6万 | 光年 |
| 太阳绕一圈时间 | 约2.3亿 | 年 |
你看,光要跑一秒钟就能绕地球七圈半,可要横穿银河系,就算是光也得走上十几万年,太阳带着我们,以每秒大约220公里的速度在银河系里狂奔,你此刻正在以这个速度在宇宙中移动着,只是完全感觉不到。
银河系的形状是个棒旋星系,中间有个棒状结构,外面甩出几条旋臂,太阳系安安静静地待在一条叫做猎户臂的次要旋臂内侧,不算边缘,也不算太中心,位置相当普通,但这种普通反而是好事——处于星系中心附近的话,高能辐射和密集的恒星环境可能就容不下地球这种安静的生命摇篮了。
走出银河系:本星系群是个小社区
银河系虽然大得让人头晕,但在宇宙尺度上,它也只是个普通成员,银河系带着它的卫星星系(大大小小几十个,大的有大小麦哲伦云),和邻居仙女座星系、三角座星系等大约五十多个星系一起,组成了一个叫本星系群的小社区,这个社区覆盖直径大约1000万光年,在宇宙里算是个小镇子。
我在这儿得稍微停一下,因为很多人以为银河系就已经大到没边了,但其实本星系群也就是个过渡——真正的大场面,还在后面。
室女座星系团:我们在宇宙中真正归属的“大城市”
本星系群这整个小镇,整体上正在被一个巨大的引力源缓慢拉过去,那个引力源,就是我们要说真正的主角——室女座星系团。
室女座星系团距离我们大约5400万光年,里面聚集了至少1300个以上的星系,可能实际数字要超过2000个,你如果把本星系群想象成一个郊区小聚落,那室女座星系团就是省城,星系在里面挤在一起,彼此之间有引力拉扯,有气体剥离,有碰撞并合,热闹得很。
你要是透过望远镜看向室女座方向,会看到一大片星系挤在同一块天区,这其中很多都是室女座星系团的成员,最显眼的是那个巨型的椭圆星系M87,位于星系团的心脏地带,它质量极其巨大,可能吞噬过很多小星系才长成现在这个样子,2019年人类第一张黑洞照片,拍的就是M87中心的超大质量黑洞。
我这儿再列一个小表格,把本星系群和室女座星系团放一起,对比一下:
| 对比项 | 本星系群 | 室女座星系团 |
| 直径 | 约1000万光年 | 约1500万光年 |
| 成员星系数量 | 约50多个 | 1300-2000个以上 |
| 质量量级 | 约2万亿太阳质量 | 约1.2千万亿太阳质量 |
| 主要成员举例 | 银河系、仙女座、三角座 | M87、M49、M86等 |
| 中心区域密度 | 较为稀疏 | 极为密集,星系碰撞频繁 |
有意思的是,虽然室女座星系团质量极大、引力极强,但宇宙在膨胀,所以我们和它之间的距离其实也在被拉伸,只是局部引力暂时还能对抗这种膨胀,所以准确地说,我们目前正处于一种“引力减速但仍被缓慢吸引”的状态,未来能不能真的掉进这个团里,取决于更大尺度上的结构——那就要说到室女座超星系团了,不过那是另一个话题。
一张图帮你看懂我们的宇宙地址层级
现在我们可以把整条地址链梳理出来,像填快递单一样:
- 行星:地球(太阳系第三颗岩石行星)
- 恒星系统:太阳系(奥尔特云是边界的话半径约1光年)
- 恒星集合:银河系(直径至少10万光年)
- 星系小群落:本星系群(直径约1000万光年)
- 星系大团:室女座星系团(距离5400万光年,我们正朝它移动)
- 超星系团:室女座超星系团(又称本超星系团,跨度约1.1亿光年)
到了超星系团这一层,基本就已经是目前已知的最大有结构单位之一了,再往上,就是宇宙大尺度纤维状结构和空洞,像一张巨大的海绵网,室女座超星系团不过是其中一根纤维上的一个节点。
把望远镜对准室女座:你真的能看到不少东西
春季对北半球来说,正是观察室女座星系团的好时候,找一个远离城市灯光的地方,用口径稍大一点的天文望远镜,就能在这个天区里找到很多模糊的光斑,那些不是恒星,而是一个个完整的星系,每个都像银河系一样包含数千亿颗恒星,比如M84、M86、M87,还有著名的马卡良星系链——一条在目镜里蜿蜒排列的星系串。
说实话,第一次在望远镜里确认看到的不是恒星而是另一个星系时,我愣了好几秒,那种感觉很奇怪,好像忽然意识到自己和脚下这颗行星的位置在宇宙里有多么渺小,但也不全是渺小感,还有一种莫名的亲切感——这些微弱的光点,和我们所在的银河系共享着同一段宇宙历史,在更大的尺度上,我们其实属于同一种结构。
室女座星系团的质量中心正在用引力温柔地召唤四周一切,本星系群正以每秒大约400公里的速度向它靠近,说起来,遥远的未来,银河系先要和仙女座星系并合,然后这个合并后的新星系连同整个本星系群的残余,也许会慢慢沉入室女座星系团的怀抱里,那个时间尺度太远了,几十亿年的量级,我们操心不来。
宇宙就是这样,一层套一层,巨大包裹着巨巨巨大,没有什么东西是孤立的,今晚出门散步,你要是正巧抬头,室女座就在东南方慢慢升起来,那片天区里,藏着一千多个我们同级别的星系。
