注意看,你眼前這個在深空照片中如旋渦般壯麗的天體,正是大名鼎鼎的仙女座星系,這不僅僅是一張漂亮的照片,它還是一個奇跡的代名詞,因為在晴朗、黑暗的夜晚,只有它是人類僅憑肉眼就能見到的最遙遠的宇宙天體。
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然而仙女座星系的真實大小,以及它在我們夜空中的“隱藏”形態,遠遠超乎了所有人的想象。
要理解仙女座的非凡,我們必須首先理解我們自己的“家”。
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我們知道,我們所見的星空,是一個由數不盡的恒星、星云以及塵埃氣體構成的巨大天體系統,我們的地球正處在這個被稱為銀河系的系統之中,因此在地球的夜空中,你肉眼所見的99.99%的星星,都是銀河系以內的“本地居民”。
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這些星星距離我們有近有遠,從數十光年的天狼星,到數百光年的參宿四,乃至數千光年的其他恒星,但無論如何,它們都是我們“星系同胞”,然而你所見的仙女座星系,就完全不一樣了,它是一個“外來者”,一個來自深淵彼岸的“訪客”。
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在人類歷史的絕大多數時間里,我們并不知道它的真實身份,在幾個世紀以來,由于天文觀測設備的相對落后,天文學家們只是將這個模糊的橢圓形光斑記錄為“一片小星云”,在18世紀的梅西耶星表上,它被編號為M31,與獵戶座大星云等真正的“恒星育兒所”并列,并不稀奇。
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人們普遍認為,銀河系就是整個宇宙,而這些“星云”只是其中小小的裝飾。
這一認知,在1924年被徹底顛覆,這一年著名天文學家埃德溫·哈勃利用當時世界上最先進的、位于威爾遜山的100英寸胡克望遠鏡,對準了這片“仙女座星云”,他的目標是解析出其中的“造父變星”。
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“造父變星”是一種脈動恒星,其光變周期與它的“絕對亮度”之間存在著精確的數學關系,它們是宇宙的“標準蠟燭”,只要測量出它的光變周期,就知道它“應該”有多亮,再與它“看起來”有多暗一對比,就能精確計算出它的距離。
當哈勃找到這些星星并完成計算后,他得到了一個撼動整個科學界,乃至全人類世界觀的數字,他發現這個“星云”距離我們遠達近百萬光年,后來的測量修正為250萬光年,這個距離遠遠超出了當時所知的銀河系的最大尺度。
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最終哈勃意識到:仙女座星云根本不是一片星云,它是一個與我們銀河系規模相當、但完全獨立于銀河系之外的“星系島嶼”。
這一重大發現,如同哥白尼的日心說一樣,是人類認知的一次“大爆炸”,它瞬間將我們已知的宇宙版圖擴大了億萬倍,廣袤無垠的宇宙中,一定還埋藏著大量其它的星系,而我們的銀河系,只是這億萬星系中最普通的一個。
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哈勃的發現開啟了現代宇宙學。
仙女座星系作為距離銀河系最近的大型星系,成為了我們研究“鄰居”的最佳樣本,我們很快發現,這個“鄰居”比我們“家”還要雄偉,仙女座星系的整體大小遠比我們所處的銀河系還要大,它的主盤直徑長達約22萬光年。
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它的恒星數量也更多,科學家估計仙女座蘊藏著大約1萬億顆如同太陽般耀眼的恒星,而銀河系的恒星數量估計在1000億到4000億顆之間,它是一個名副其實的“宇宙巨無霸”,盡管距離遙遠,但現代望遠鏡的強悍功能足以“看穿”它,這幅由哈勃太空望遠鏡真實拍攝的仙女座星系局部照片,就是最好的證明。
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這張照片并非藝術家的想象圖,我們清晰可見,里面那如同恒河沙數、密密麻麻的每一個亮點,都是一顆單獨的恒星,它們正以前所未有的清晰度,向我們展示著另一個“銀河系”的內部運作,這些恒星與氣體,同樣圍繞著它們中心那顆質量超過1億倍太陽的超大質量黑洞進行公轉,組成了一個我們既熟悉又陌生的、宏偉的螺旋形星系。
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那么在地球上,我們要如何找到這個“宇宙巨無霸”呢?
當你遠離燈火輝煌的城市,去到真正沒有光污染的鄉村或高原,在秋冬季節的夜晚,朝著仙女座和仙后座之間的方向凝視,你很容易目睹到一團略帶光亮的、紡錘形的模糊斑塊,這就是從地球上看到的仙女座星系,它看起來很小,很微弱,像一口稍縱即逝的“仙氣”。
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但這只是一個巨大的錯覺,我們肉眼看到的,僅僅是它那1萬億顆恒星中最明亮、最致密的核心區域,而它那廣闊的、延伸達22萬光年的旋臂,因為過于稀疏和暗淡,被我們的瞳孔“過濾”掉了。
那么仙女座星系在我們的夜空中到底占據了多大的“真實”面積呢?
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天文學家們給出的答案足以讓你震驚:它的完整角直徑有足足6到7個滿月那么大!想象一下,你伸直手臂,將七顆滿月并排擺在一起,那才是仙女座星系在我們天空中的真實“占地面積”,它是夜空中最龐大的“隱藏巨人”,而我們只能看到它針尖大小的“心臟”。
天文學家們通過三角視差法、造父變星法以及后來的紅巨星分支法等一系列精密的測量,最終測定:仙女座星系距離地球不是幾百光年,也不是幾千光年,而是大約整整250萬光年。
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這是一個什么概念?
光作為宇宙中最快的存在,從仙女座星系出發,也需要250萬年才能抵達你的視網膜,這意味著,你今晚看到的仙女座星系,是它在250萬年前的樣子,那時候地球正處于“上新世”,我們的祖先才剛剛在非洲的草原上學會直立行走。
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如果我們要“抵達”它呢?
這么說吧,就算你一輩子能活100歲,你乘坐人類目前最快的宇宙飛船,也需要花費數十億年的時間,才能從地球抵達仙女座星系,對于生命而言,這是一段絕對無法跨越的鴻溝。
然而一個更驚人的事實是:我們不必飛向它,因為它正朝我們而來。
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天文學家們通過觀測仙女座星系的光譜,很早就發現它呈現出“藍移”,這意味著它并非像大多數星系那樣隨著宇宙膨脹而遠離,反而在高速地“靠近”我們。
這是由于引力的相互作用。在本星系群中,銀河系和仙女座星系是兩個最大的“引力玩家”,在2012年,哈勃望遠鏡的團隊通過長達數年的觀測,精確測量了仙女座星系的“橫向運動”,最終100%確認了仙女座星系將與銀河系發生正面大碰撞。
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目前仙女座星系正以每秒110公里的速度,朝著銀河系狂奔而來,按照當前的進度,天文學家們已經為我們的家園模擬出了未來的“時間表”:大約40億年后,仙女座星系將與銀河系發生第一次“交錯”碰撞。
屆時兩個星系的“身體”將相互穿透。由于恒星之間的空間極其巨大,兩顆恒星直接相撞的概率幾乎為零。我們的太陽系大概率不會被“撞毀”,但是兩個星系強大的引力將徹底撕裂彼此的結構。旋臂將被扯碎,恒星將被拋入混亂的軌道,在宇宙中四處漂流。
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在接下來的20億年里,它們將像兩個幽靈一樣,在引力的拉扯下再次折返、穿透、融合,最終大約60億年后,仙女座星系和銀河系將徹底合并,形成一個全新的、更龐大的、結構單一的巨型橢圓星系,兩個星系中心的超大質量黑洞也將融為一體,釋放出宇宙中最強大的引力波。
如果到了這個時候,人類還存在的話,他們將目睹一場持續數十億年、無比震撼的宇宙奇觀,他們將看到一個星系從一個“光斑”開始,逐漸占據整個夜空,天空中將出現兩條“銀河”,隨后是漫天星辰的“大洗牌”。
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而這一切,都始于我們今晚抬頭時,所能看到的那個孤獨、微弱、仿佛永恒不變的,來自250萬年前的“小光斑”。
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