在地球上觀測條件最完美的地方,類肉眼的生理極限,最多只能分辨出視星等為 6.0 到 6.5 等 的微弱星光。 根據全天恒星星表,在全天球范圍內,視星等亮于 6.5 等的恒星,總數大約在 9000 顆左右。
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請注意,這9000顆是整個天球的數據,而在任何一個特定的時刻,你站在地球表面,總有一半的星空被你腳下的地球擋住了,再扣除掉地平線附近因為大氣消光而變得不可見的暗星,人類肉眼在同一時刻、同一地點所能看到的星星極限數量,撐死只有 2500 到 3000 顆。
而我們的銀河系,擁有多少顆恒星呢?
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保守估計是 1000 億顆,上限可能高達 4000 億顆,也就是說哪怕你視力再好,你用肉眼能看到的星星總數,也只占銀河系恒星總數的 千萬分之一。
更絕望的是這些可見恒星在銀河系中的空間分布,銀河系是一個極其巨大的棒旋星系,其盤面直徑高達 10 萬光年。我們的太陽系位于距離銀河系中心約 2.6 萬光年的獵戶座旋臂的內側邊緣。
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人類肉眼可見的恒星,絕大多數都位于距離地球 1000 光年 的半徑范圍內,稍微遠一點的,極少有超過 4000 光年 的,相對于銀河系 10 萬光年的龐大身軀,我們所看到的“滿天繁星”,不過是在星系這片汪洋大海中,以太陽為中心畫出的一個極其微小的氣泡。
全天最亮的恒星天狼星,距離我們僅 8.6 光年,它就在我們的隔壁,夏季大三角中最亮的織女星,距離我們 25 光年,冬季夜空中的霸主獵戶座參宿四,距離我們大約 640 光年,只有極少數極其變態的超級巨星,比如天鵝座的天津四,憑借其不可思議的絕對發光本領,才能在距離我們 2600 光年 的地方依然閃耀在我們的夜空中。
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在這個“氣泡”之外,那是剩下 99.9999% 的銀河系疆域,那里有幾千億顆太陽,有無數璀璨的星云、脈沖星和黑洞,但對我們人類的裸眼來說,它們統統不存在,被無情地抹除在了黑暗之中。
但如果我告訴你,即使在這個極其微小的“本地泡”里,我們看到的星空也是極度扭曲和被嚴重“過濾”過的,你會作何感想?
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在我們的宇宙中,恒星的大小和壽命分布遵循著極其嚴格的冪律分布,宇宙中數量最多、最普遍的恒星群體,是那種質量極小、溫度極低、散發著暗淡紅光的紅矮星,它們占據了銀河系恒星總數的 75% 到 80%。
按理說,既然我們看到了 3000 顆星星,其中絕大部分應該是紅矮星,但是在你用肉眼能看到的這 7000 顆星星中,紅矮星的數量是零。
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不僅沒有紅矮星,甚至連那些數量占全天 10% 左右、質量稍大一點的橙矮星,人類肉眼也很難捕捉到它們微弱的光芒,哪怕是距離我們最近的、只有 4.24 光年、隔著薄薄一層窗戶紙的比鄰星,由于它是一顆暗淡的紅矮星,我們在地球上必須依靠口徑至少 8 厘米的天文望遠鏡才能看到它。
那么我們看到的這 7000 顆星星,到底是一群什么怪物?
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它們幾乎清一色質量龐大、溫度極高、燃燒極快,它們在宇宙漫長的歲月中只占據了極其短暫的生命周期,我們看到的夜空,不是一個真實的宇宙人口普查,而是宇宙里最耀眼、最狂野、極其稀有的一小撮“發光怪胎”的聚會。
人類肉眼在極其極其苛刻的條件下,還能看到銀河系以外的天體,但那絕不是“一顆星星”,而是一個“星系”。
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在秋季深邃幽暗的北半球夜空,如果你視力極佳且沒有月光干擾,在仙女座的腰部,你能看到一團極其微弱的、紡錘形的朦朧光斑,這不是一顆恒星。這是距離我們 254 萬光年 之外的仙女座星系。
那個微弱的光斑,是整個星系中心一萬億顆恒星集合在一起的復合光暈,當你凝視它時,你看到的光,是它在 254 萬年前發出的,那時的人類祖先,甚至還沒有學會直立行走。這是人類肉眼能在宇宙中不借助工具看到的最遠常態天體。
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如果你在南半球仰望夜空,你會看到兩團仿佛是從銀河中撕裂下來的明亮云霧,這是大麥哲倫星系和小麥哲倫星系,它們是環繞我們銀河系運行的兩個矮星系,在古代航海家眼中,它們是指引方向的燈塔。
除了整個星系,歷史上確實出現過極少數例外,讓人類用肉眼看到了遙遠星系中的“單體”事件, 例如 1987 年在大麥哲倫星系中爆發的超新星 SN 1987A,在短短幾個月內亮度激增,在南半球用肉眼清晰可見。
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更極端的是 2008 年發生的一次名為 GRB 080319B 的伽馬射線暴,在距離地球不可思議的 75 億光年 之外,兩顆中子星極其猛烈的碰撞,產生了一束直指地球的光學余輝,在短短的 30 秒內,它的亮度達到了驚人的 5.8 等,在那個瞬間,人類肉眼看到了宇宙極其遙遠邊緣的一次毀滅。
如果你曾仔細觀察過夏季燦爛的銀河帶,你會發現這條光帶并不是完整明亮的,它的中央有一條極其黑暗、蜿蜒的巨大裂縫,仿佛銀河被硬生生劈開了一樣。
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這并不是那里沒有星星,而是因為那里充斥著厚達數千光年的星際塵埃,這些極其微小的硅酸鹽顆粒和冰晶,無情地吸收和散射了可見光,銀河系的中心,潛伏著一個質量高達太陽 400 萬倍的超大質量黑洞,和密密麻麻的百億顆老年恒星,那里本該是全天最亮、甚至能在半夜照出人影的地方,但由于厚重的塵埃帶像一堵漆黑的高墻一樣擋在前面,它在我們的肉眼視野中,幾乎是一片死寂的黑暗。
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如果我們人類的眼睛能看到紅外線,那整個夜空將發生翻天覆地的變化: 塵埃帶將變得透明,被遮擋的紅矮星將如沙粒般顯現,銀河系的中心將化作一顆極其耀眼的巨大火球,懸掛在南方的天際。
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所以夜空中肉眼可見的 7000 顆星星,幾乎百分之百全都是銀河系內離我們極近、且亮得極其離譜的“異常個體”。
我們凝視的夜空,不僅不是整個宇宙,甚至連銀河系的百分之一都算不上,它是一張被生理極限、光度學法則和宇宙塵埃聯手編織的、美麗卻殘缺的“濾鏡切片”。
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