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銀河系究竟有多大?直徑不止10萬光年,三點告訴你銀河系有多大?

2024-07-22科學

銀河

在晴朗的夜晚,我們會看到一條微弱的光帶橫跨夜空。這條亮帶就是銀河。自從望遠鏡被發明之後,人們才知道銀河其實是由無數遙遠的恒星組成的。不過直到上個世紀二十年代末,人們才搞清楚天上的銀河其實是一個巨大的星系,也就是銀河系。銀河就是我們從銀河系內部看到的銀河系的樣子。銀河系究竟有多大呢?我們從三個方面來聊一聊銀河系的大小。

空間

銀河系

我們平時了解到的銀河系直徑為10萬光年,其實並不準確。這只是銀河系的銀盤直徑大小而已。銀盤中心厚度大約10000光年,而到了邊緣地帶厚度大約1000光年。銀盤是銀河系的主體結構。一些天文學家的研究認為銀盤的直徑可能有18萬光年。但不管怎麽樣,銀盤的直徑至少有10萬光年。也就是說,就算是以光速穿越銀河系銀盤也得至少10萬年。

雖然銀河系銀盤大的我們難以想象,但它並不是銀河系的全部。天文學家發現在銀河系銀盤的外面還有一個巨大的結構——銀暈。

銀河系和銀暈

銀暈是一個包裹在銀河系外面的球狀光暈。在銀暈中有許多由古老恒星組成的球狀星團。例如著名的武仙座球狀星團(M13)和半人馬ω星團就位於銀暈之中。其中的武仙座球狀星團距離地球大約22200光年。它是一個直徑大約150光年,包含了約100萬顆古老恒星的球狀星團。1974年,科學家朝著這裏發射了阿雷西博資訊,希望能夠得到那裏的外星文明的回應。

除此之外,銀暈中還包含溫度可高達250萬攝氏度的熾熱氣體以及大量的暗物質。科學家估計,暗物質質素是銀河系普通物質的5~10倍,是銀河系中不可忽視的存在。因而,包含了銀暈的銀河系才是完整的銀河系。

位於銀暈中的武仙座球狀星團

那麽,銀暈有多大呢?銀暈半徑範圍從銀心處向各個方向延伸了大約20萬光年,甚至更遠。所以,包含了銀暈的銀河系直徑至少40萬光年。這才是銀河系的真正大小。它是本星系群中僅次於仙女星系的第二大星系。

銀河系究竟有多大呢?天文數碼難以想象,我們不妨打個比方!假如半徑約為1光年的太陽系是一枚1元錢的硬幣,那麽銀河系銀盤面就相當於1.7個故宮大小,而包含銀暈的整個銀河系平面面積則相當於27個故宮。是不是瞬間感覺人類好渺小呢!

質素

銀河

銀河是由銀河系中距離我們十分遙遠的恒星微弱星光組成的。而那些散落在銀河周圍的星星則是離我們相對比較近的恒星。銀河系中究竟有多少顆恒星呢?銀河系中的恒星大多位於銀盤之中。也有一些恒星以星團的形式位於銀暈之中。科學家估計,銀河包含的恒星數量在2000~4000億顆之間。

除了數千億顆恒星,銀河系中還有數量眾多的行星、星際塵埃和氣體以及暗物質。因而銀河系不但擁有遼闊的空間而且還擁有巨大的質素。受到各種因素的制約,科學家很難準確的計算出銀河系的質素。目前較為認可的銀河系質素範圍大約為太陽質素的1萬億~1.75萬億倍。

銀河系中的恒星

然而,科學家估計,銀河系中的數千億顆恒星的總質素在460億~643億倍太陽質素之間。它們只占了銀河系總質素的很小一部份。銀河系的大部份質素來自暗物質。雖然暗物質很神秘「看不見」「摸不著」卻非常重要。它們包裹在星系的周圍,形成暗物質暈,為星系的穩定提供了重要的支撐。

銀河系的質素實在大得難以想象。我們再打個比方,假如太陽的質素只有1克,也就是差不多一粒花生米的重量,那麽整個銀河系的質素就有100萬噸。這相當於1萬頭體重100噸的藍鯨。在浩瀚的銀河系面前,人類真的是太渺小了。

重力

銀河系

太陽是一顆質素非常大的天體。它的重力範圍延伸到了一光年以外的地方。在這個範圍內的所有天體都受到了太陽重力的影響而圍繞著太陽運轉,形成了太陽系。擁有巨大質素的銀河系也是如此。不僅僅是銀河系內部的數千億顆恒星在圍繞著銀河系中心轉動著,銀河系周圍的一些小型星系也受到銀河系重力的影響,像衛星一樣圍繞著銀河系轉動著,成為了銀河系的伴星系。這也充分顯示了銀河系的強大。

大小麥哲倫星系

在南半球的天空中有兩片肉眼可見的雲霧狀天體。它們兩個就是著名的大小麥哲倫星系。大麥哲倫星系距離地球16.3萬光年,直徑約為1.4萬光年,質素約為太陽的100億倍;小麥哲倫星系距離地球約20萬光年,直徑約為7000光年,質素約為太陽的70億倍。這兩個星系就受到了銀河系重力的影響而成為了它的伴星系。

除了大小麥哲倫星系,銀河系至少還有12個伴星系。例如距離地球2.5萬光年的大犬矮星系、距離地球6.5萬光年的人馬矮星系、距離地球20萬光年的小熊矮星系、距離地球69萬光年的獅子Ⅱ矮橢球星系等。

人馬矮星系(圖中銀河系左下方)

這些位於銀河系周圍的小型星系受到銀河系重力的影響圍繞銀河系執行。它們最終會在銀河系重力的撕扯下與銀河系發生合並,成為銀河系的一部份。

我們常說木星是太陽系的「吸塵器」,清掃了大量路過的小行星和彗星。和木星比起來,銀河系更厲害。它是一個大號的「吸塵器」,凡是靠近銀河系的小型星系都會被銀河系清理並收入其中。在這個過程中,銀河系會變得越來越大。

我們從空間、質素和重力這三個方面聊了聊銀河系。銀河系究竟有多大?你是不是有所了解了呢?一起聊一聊吧!

文章參考資料【宇宙全書】銀河系部份,【星系之書】銀河系部份,維吧基百科——銀河系,數據僅供參考。