注意看,你眼前这个在深空照片中如旋涡般壮丽的天体,正是大名鼎鼎的仙女座星系,这不仅仅是一张漂亮的照片,它还是一个奇迹的代名词,因为在晴朗、黑暗的夜晚,只有它是人类仅凭肉眼就能见到的最遥远的宇宙天体。
然而仙女座星系的真实大小,以及它在我们夜空中的“隐藏”形态,远远超乎了所有人的想象。
要理解仙女座的非凡,我们必须首先理解我们自己的“家”。
我们知道,我们所见的星空,是一个由数不尽的恒星、星云以及尘埃气体构成的巨大天体系统,我们的地球正处在这个被称为银河系的系统之中,因此在地球的夜空中,你肉眼所见的99.99%的星星,都是银河系以内的“本地居民”。
这些星星距离我们有近有远,从数十光年的天狼星,到数百光年的参宿四,乃至数千光年的其他恒星,但无论如何,它们都是我们“星系同胞”,然而你所见的仙女座星系,就完全不一样了,它是一个“外来者”,一个来自深渊彼岸的“访客”。
在人类历史的绝大多数时间里,我们并不知道它的真实身份,在几个世纪以来,由于天文观测设备的相对落后,天文学家们只是将这个模糊的椭圆形光斑记录为“一片小星云”,在18世纪的梅西耶星表上,它被编号为M31,与猎户座大星云等真正的“恒星育儿所”并列,并不稀奇。
人们普遍认为,银河系就是整个宇宙,而这些“星云”只是其中小小的装饰。
这一认知,在1924年被彻底颠覆,这一年著名天文学家埃德温·哈勃利用当时世界上最先进的、位于威尔逊山的100英寸胡克望远镜,对准了这片“仙女座星云”,他的目标是解析出其中的“造父变星”。
“造父变星”是一种脉动恒星,其光变周期与它的“绝对亮度”之间存在着精确的数学关系,它们是宇宙的“标准蜡烛”,只要测量出它的光变周期,就知道它“应该”有多亮,再与它“看起来”有多暗一对比,就能精确计算出它的距离。
当哈勃找到这些星星并完成计算后,他得到了一个撼动整个科学界,乃至全人类世界观的数字,他发现这个“星云”距离我们远达近百万光年,后来的测量修正为250万光年,这个距离远远超出了当时所知的银河系的最大尺度。
最终哈勃意识到:仙女座星云根本不是一片星云,它是一个与我们银河系规模相当、但完全独立于银河系之外的“星系岛屿”。
这一重大发现,如同哥白尼的日心说一样,是人类认知的一次“大爆炸”,它瞬间将我们已知的宇宙版图扩大了亿万倍,广袤无垠的宇宙中,一定还埋藏着大量其它的星系,而我们的银河系,只是这亿万星系中最普通的一个。
哈勃的发现开启了现代宇宙学。
仙女座星系作为距离银河系最近的大型星系,成为了我们研究“邻居”的最佳样本,我们很快发现,这个“邻居”比我们“家”还要雄伟,仙女座星系的整体大小远比我们所处的银河系还要大,它的主盘直径长达约22万光年。
它的恒星数量也更多,科学家估计仙女座蕴藏着大约1万亿颗如同太阳般耀眼的恒星,而银河系的恒星数量估计在1000亿到4000亿颗之间,它是一个名副其实的“宇宙巨无霸”,尽管距离遥远,但现代望远镜的强悍功能足以“看穿”它,这幅由哈勃太空望远镜真实拍摄的仙女座星系局部照片,就是最好的证明。
这张照片并非艺术家的想象图,我们清晰可见,里面那如同恒河沙数、密密麻麻的每一个亮点,都是一颗单独的恒星,它们正以前所未有的清晰度,向我们展示着另一个“银河系”的内部运作,这些恒星与气体,同样围绕着它们中心那颗质量超过1亿倍太阳的超大质量黑洞进行公转,组成了一个我们既熟悉又陌生的、宏伟的螺旋形星系。
那么在地球上,我们要如何找到这个“宇宙巨无霸”呢?
当你远离灯火辉煌的城市,去到真正没有光污染的乡村或高原,在秋冬季节的夜晚,朝着仙女座和仙后座之间的方向凝视,你很容易目睹到一团略带光亮的、纺锤形的模糊斑块,这就是从地球上看到的仙女座星系,它看起来很小,很微弱,像一口稍纵即逝的“仙气”。
但这只是一个巨大的错觉,我们肉眼看到的,仅仅是它那1万亿颗恒星中最明亮、最致密的核心区域,而它那广阔的、延伸达22万光年的旋臂,因为过于稀疏和暗淡,被我们的瞳孔“过滤”掉了。
那么仙女座星系在我们的夜空中到底占据了多大的“真实”面积呢?
天文学家们给出的答案足以让你震惊:它的完整角直径有足足6到7个满月那么大!想象一下,你伸直手臂,将七颗满月并排摆在一起,那才是仙女座星系在我们天空中的真实“占地面积”,它是夜空中最庞大的“隐藏巨人”,而我们只能看到它针尖大小的“心脏”。
天文学家们通过三角视差法、造父变星法以及后来的红巨星分支法等一系列精密的测量,最终测定:仙女座星系距离地球不是几百光年,也不是几千光年,而是大约整整250万光年。
这是一个什么概念?
光作为宇宙中最快的存在,从仙女座星系出发,也需要250万年才能抵达你的视网膜,这意味着,你今晚看到的仙女座星系,是它在250万年前的样子,那时候地球正处于“上新世”,我们的祖先才刚刚在非洲的草原上学会直立行走。
如果我们要“抵达”它呢?
这么说吧,就算你一辈子能活100岁,你乘坐人类目前最快的宇宙飞船,也需要花费数十亿年的时间,才能从地球抵达仙女座星系,对于生命而言,这是一段绝对无法跨越的鸿沟。
然而一个更惊人的事实是:我们不必飞向它,因为它正朝我们而来。
天文学家们通过观测仙女座星系的光谱,很早就发现它呈现出“蓝移”,这意味着它并非像大多数星系那样随着宇宙膨胀而远离,反而在高速地“靠近”我们。
这是由于引力的相互作用。在本星系群中,银河系和仙女座星系是两个最大的“引力玩家”,在2012年,哈勃望远镜的团队通过长达数年的观测,精确测量了仙女座星系的“横向运动”,最终100%确认了仙女座星系将与银河系发生正面大碰撞。
目前仙女座星系正以每秒110公里的速度,朝着银河系狂奔而来,按照当前的进度,天文学家们已经为我们的家园模拟出了未来的“时间表”:大约40亿年后,仙女座星系将与银河系发生第一次“交错”碰撞。
届时两个星系的“身体”将相互穿透。由于恒星之间的空间极其巨大,两颗恒星直接相撞的概率几乎为零。我们的太阳系大概率不会被“撞毁”,但是两个星系强大的引力将彻底撕裂彼此的结构。旋臂将被扯碎,恒星将被抛入混乱的轨道,在宇宙中四处漂流。
在接下来的20亿年里,它们将像两个幽灵一样,在引力的拉扯下再次折返、穿透、融合,最终大约60亿年后,仙女座星系和银河系将彻底合并,形成一个全新的、更庞大的、结构单一的巨型椭圆星系,两个星系中心的超大质量黑洞也将融为一体,释放出宇宙中最强大的引力波。
如果到了这个时候,人类还存在的话,他们将目睹一场持续数十亿年、无比震撼的宇宙奇观,他们将看到一个星系从一个“光斑”开始,逐渐占据整个夜空,天空中将出现两条“银河”,随后是漫天星辰的“大洗牌”。
而这一切,都始于我们今晚抬头时,所能看到的那个孤独、微弱、仿佛永恒不变的,来自250万年前的“小光斑”。
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