银河系那些事儿(5)感动的尺度

(发表于《天文爱好者》2013年7月)

我们对银河系的认识还很粗糙。我们对银河系的结构、运动学、动力学的知识,还停留在观察+总结的基本层面。我们已经了解了一个大体上不太错的画面,但对其中大量的细节还没有十足的把握。

银河系作为一个正常的旋涡星系,它所处的宇宙空间,不是孤独寂寥的。银河系和仙女座大星系M31共同成为一大大星系群的核心,除了这两个核心,这个星系群还有着超过50个小星系围绕着它们。在这个星系群的大家庭里,银河系加上M31的质量,已经占到了星系群总质量的绝大部分。这些较小的星系,有些是不规则的,有些是旋涡星系,有些是椭圆星系,最多的是矮椭球星系——也就是我们在上一篇中讲到的形成银河系星流的星系。本星系群的尺寸和密集程度,如果我们按照比例缩小的话,就相当于在中学的操场上开着两辆载重大卡车,期间还有50多辆自行车穿梭在大卡车周围。这样的密集程度,在宇宙空间中已经算得上的稠密的场面。所以星系和星系之间更容易相互碰撞。碰撞的过程让星系的形态和演化过程都有很大的变化。有些星系相互合并了,而有些在空间中拉拽出漂亮的弧线。

对比银河系内部的恒星之间的距离我们不难发现,星系群中星系之间的距离只是星系自身尺寸的几十倍。而恒星之间的距离比恒星自身尺度大得多得多。所以恒星之间相互碰撞的现象极难发生。银河系稀稀疏疏地装着千亿颗恒星,却和其他临近的星系紧密地挨着。

一颗一颗单独燃烧着的恒星提供着最基本的宇宙中我们肉眼可以看见的光亮。它们组成的星系,提供着相对稳固的大本营,在万有引力的作用下团结在一起,彼此影响,也吸引周边。

当我们着眼与整个银河系的时候,无论在北京天文馆的SGI宇宙剧场里,还是在天文学家手中的模拟图里,都不再能轻易看到太阳的身影,更不可能再见得到地球和月亮。假如地球就此消失了,不再有蔚蓝大海也不再有袅袅晴空,余下的整个银河系,依然生生不息地运转着。今天,天文学家认为银河系的年龄十分接近宇宙的年龄,也就是说,在宇宙诞生没过多久,就形成了我们的银河系,自那时起,银河系就几乎一直在以今天的面貌演化着。地球和人类的全部质量,占到银河系质量的一千亿亿分之三。今天人类可以制造出来的最大的能量的武器全部加起来,连月球的万分之一也不能摧毁。

1300年前杜甫说:“尔曹身与名俱灭,不废江河万古流。”我们赖以生存的一切,那些给我们提供稳固和安全感的可以触摸的房子、我们的城市、每天司空见惯的电灯、电脑、地铁⋯⋯它们的消失,完完全全不影响银河的“流淌”。并不是我们有了能力建设了这一切才让我们看得懂银河,而是在“万古流”的银河中孕育出我们这一小段历史。无论时间的尺度,还是空间的尺度,银河系带给我们的意义是,我们习以为常的、赖以为生的、司空见惯的事物和事务,都丝毫不能影响银河系今天的状态和明天的演化进程,妥妥的。在银河系面前,不,在银河系体内,我们唯一不能被抹杀的伟大之处,就是我们的探索的力量、感受的力量。我们的孩子制造的涂鸦和我们的专家制造的数控机床没有任何本质区别,在银河系的运行看来,这些制造都是满足我们极短暂和极小尺度内的一点点需要。只有我们在涂鸦和制造数控机床时表现出来的好奇心以及用这份好奇心去理解这个宇宙,才是能贯穿庞大尺度银河系的逆袭。

我们带着这样的好奇心和感受力,揭开了一个又一个银河系背后的谜团。但还有更多的问号挡在面前,引诱着我们保持这份好奇心。银河系的运动,在我看来,是最能体现天文学的思维方法和探索过程的领域。它综合了不同尺度的物理过程,结合了不同类型的观测数据,从单个恒星的模拟,到海量数据的处理,是手艺,更是力量。

在之前的几篇里,我们探讨了银河系的整体外观、盘、晕等结构的问题,也讲到了很多有争议的问题是怎么一步一步获得了新的认识,还聊了一些我们这个种族——人类——在认识银河系这个庞然大物时焕发出的昂扬斗志。作为这个系列文章的最后一篇,我很想聊一些过去的和未来的事儿。

当我们用一种“地球是基地”的眼光看到我们的银河系和宇宙的时候:我们是观察的中心,星河围绕我们旋转,打破这一点认识人类用了几千年;我们是观察的中心,我们有着绝妙的物理位置恰好观察到银河系中的大部分结构,质疑这一点可能还要用几百年;我们至少还算得上是银河系中文明的中心,因为所有的人造天体、探测器、电视信号都是以地球为中心发射出去的,要打破这一点,不知道还要用多久。我们躲藏在温暖的山洞里栖息繁衍,我们的先驱者总想到山洞外面一探究竟。就像最近上映的电影《疯狂原始人》里那样,人类在安全的山洞和好奇的外部世界之间摇摆不定。当我们看到原始人一家披荆斩棘走到新世界的时候,我们为之感动。当我们看到人类不畏牺牲再次披挂上阵兵发苍穹的时候,我们为之感动。当我们取得了生产和生活中的大收获的时候,我们当然要为之骄傲,但同时,当天文学的望远镜指向暗夜,我们也该为之感动。

最后,我想再让亲爱的读者完整地浏览一次银河系的基本面容:

一个漩涡星系,中心带有一个棒状的结构,盘略扁平,晕呈球状。整个直径10万光年。我们和太阳一起位于距离中心2.5万光年处。在晴好的夜空,银河系呈现为一条暗弱的光带,有分叉,有暗洞。它包含着千亿颗恒星,围绕着中心旋转。这样的过程,已经持续了超过100亿年。这一切,我们正在了解。

此条目发表在未分类分类目录,贴了, 标签。将固定链接加入收藏夹。