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直徑十幾萬光年,銀河系大得讓人絕望,但它僅是最大星系的零頭
2022/03/12
2022/03/12

人類發射很早的深空探測器,旅行者1號正在飛速遠離太陽和地球。它由美國宇航局發射于1977年,已經在太空中飛行了40多年,不過雖飛行了200多億公里,但仍然沒有飛出太陽系。要想飛出太陽系,抵達距離最近的恒星系統,還需要很長很長的時間。

地球對于古人來說實在是太大了,不過當我們向太空進發時,才發現地球上這點距離不算什麼,太陽系才是真的大。冥王星並不是太陽系最週邊的天體,在更遠的地方,還有一個名叫奧爾特星雲的天體,這才是太陽系真正的邊界,按此估算太陽系的半徑可達一光年。

旅行者1號作為人類歷史上飛得最快的探測器之一,但它的速度僅17千米每秒,需要上萬年的時間才能飛出太陽系。不過就算飛出了太陽系,人類也才算走出了新手村。

因為太陽系在宇宙中真的不大,僅僅是一個恒星系統,在它之上還有一個銀河系。銀河系是一個包含數千億顆恒星的恒星聚合體,太陽僅是銀河系中上千億恒星中的其中一顆,宛如一粒微塵。

目前銀河系的邊界究竟在哪兒?科學界也沒有定論,但至少可以肯定,銀河系的直徑至少有十幾萬光年。與太陽系相比,銀河系實在太大了,就算以光速飛行,飛出銀河系至少也需要幾萬年的時間,然而人類進入文明時代還不到1萬年。

銀河系如此大,真的是大到讓人絕望。速度可以當作衡量一個文明發展水準的尺規,現在人類能夠勉強達到的最快速度也不過光速的1/10000。如果人類文明想要發展成宇宙級的文明,必須要突破光速的限制,不然連銀河系都走不出去。因為就算有足夠的時間,速度也必須要達到數百公里每秒(第四宇宙速度)才能突破銀河系的引力束縛。

宇宙最大星系

你以為銀河系已經很大了,實際上在宇宙中體積最大星系的面前,它也僅是一個零頭。

在距離地球10億光年外的阿貝爾2029星系群中,存在一個直徑(包含星系暈)約400萬光年的中心星系——IC 1101。IC 1101 是宇宙中最大的星系之一,它的直徑大約是銀河系的20多倍,包含數百萬億顆恒星,質量是銀河系的上萬倍。

不過這還不算大,目前人類已知宇宙中體積最大的星系是阿爾庫俄紐斯星系,它才被發現沒多久,結論來自于《天文學與天體物理學》雜誌于2022年2月16日發表的一篇論文。

這個星系距離我們30億光年,直徑估計達到了1630萬光年,比IC 1101 還大上了一圈。僅從直徑上來看,它的直徑大約是IC 1101 的4倍,是銀河系的100多倍。對于這個巨無霸,就算以光速橫穿,也需要1600多萬年。

有趣的是阿爾庫俄紐斯星系是虛胖,它的體積雖然很大,但它的質量估計僅相當于銀河系的27%,它應該是宇宙中已知恒星密度最稀疏的星系了。至于它的體積為什麼這麼大?科學家們目前也不清楚。

宇宙中的頂級天體結構

行星之上是恒星,恒星之上是星系,星系之上是星系團,星系團之上則是超星系團。

宇宙中存在著一級一級的天體結構,現在科學家發現銀河系所在的本星系群只是拉尼亞凱亞超星系團的一小部分。這裡說明一下,星系群和星系團是同一級別的天體結構,只是星系團包含的星系數量更多。

此前,科學家認為銀河系所在的本星系群是室女座超星系團(又叫作本超星系團)的一員。室女座超星團跨度約1.1億光年,大約包含100個星系團(群),該星系團的中心距離地球約6000萬光年,位于室女座。

2014年科學家通過星系的視向速度重新定義了超星系團這個概念,並定義了拉尼亞凱亞超星系團。按照新的定義,室女座超星系團只是拉尼亞凱亞超星系團的一部分。

到了星系團這一層次,天體的分佈就比較疏散了。拉尼亞凱亞超星系團就是一個比較疏散的天體結構,靠不同星系團之間的巨大引力維繫著,跨度達到了5.3億光年。如下圖所示,銀河系就位于這個疏散結構上的一個流蘇上。

此前被認為各自分離的三個超星系團都只是它的一部分,這三個部分除了前面所說的室女座超星系團,還包括長蛇-半人馬座超星系團和孔雀-印地安超星系團。其中,拉尼亞凱亞超星系團的重力中心「巨引源」就位于長蛇-半人馬座超星系團。

據估計,拉尼亞凱亞超星系團大約包含數百個星系團和星系群,星系的數量更是高達10萬個。拉尼亞凱亞超星系團的質量估計是銀河系的10萬倍,可見銀河系只是拉尼亞凱亞超星系團的一粒微塵。

在浩渺的宇宙中,像拉尼亞凱亞超星系團這樣大的天體結構不止一個,比如時英座超星系團的大小就與之相當。不過,拉尼亞凱亞超星系團之上還有更大的天體結構——雙魚-鯨魚座超星系團復合體。

雙魚-鯨魚座超星系團復合體,它是一個[大尺度]纖維狀結構。它估計有10億光年長,1.5億光年寬,室女座超星系團的質量估計只有它的1%。而纖維狀結構才是宇宙中已知最大的結構,除了這個復合體,其它的纖維狀結構還包括史隆長城(長約13.7億光年)、武仙-北冕座長城(長約100億光年)等。

總之,宇宙實在是太大了。悲觀來看,人類文明史終結,或許都難以突破這最頂級的天體結構的束縛,更別提遨遊整個宇宙。因為整個已知宇宙的直徑就高達930億光年,況且宇宙還在加速膨脹,未來只會更大。

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