最大星繫到底能有多大?

我們越了解就會越感概,宇宙實在廣袤得不可想像。

你見識過人類已知的最大星系嗎?

一提到星系,我們馬上就會想到最熟悉的銀河系,甚至能一股腦兒地說出一些基本常識:本星系群的第二大星系,屬於棒旋星系,直徑最少10萬光年,至少包含1000億顆恆星,中央厚度1.5萬光年,邊緣厚度至少3000光年,擁有4條主旋臂和2條小旋臂,我們太陽系微不足道地躲在獵戶旋臂里。

對於20世紀之前的人類來說,銀河系足夠大了,甚至大到人類認為「銀河系就是宇宙的全部」。直到1925年,大名鼎鼎的哈勃拿出強有力的觀測證據,證實了仙女座星雲不僅是一個獨立的河外星系,而且比銀河系大多了。現在我們知道仙女座星系,直徑達20萬光年,是本星系群里的老大,銀河系只能排行老二。

但,這都不算什麼。在人類已知最大號的星系前面,真的不算什麼。

——這個最大星系名叫IC 1101。

以前我們說過,IC代表什麼,不是啥公交智能卡或者集成電路,這裡是指星雲和星團索引星表,19世紀後期到20世紀早期出版、增補的天文學工具目錄。

這說明發現該星系可不是當代的事兒,確切地說是在1790年6月19日,發現者正是鼎鼎有名的英國天文學家威廉·赫歇爾爵士。不過,那時候被當作一個星雲,後來收錄進IC索引星表裡的第1101個天體。所以,它叫IC 1101。

直到1932年,埃德溫·哈勃發現它並非一團星雲,而是一個獨立的星系,但他也沒有發現它是最大號的星系。

一直要等到1991年,天文學家才確切知道IC 1101的大小,直徑竟然有600萬光年!至少擁有100萬億顆恆星!

相比而言,銀河系直徑10萬光年、擁有1000億顆恆星,是不是體量太渺小了?要是放到IC 1101面前,銀河系就像它的一顆星體。

問題來了,為什麼天文學家認定它是個星系,而不是一個星系團呢?

這得先從星系定義說起,所謂星系,可以理解為一個包含龐大數量的恆星、氣體、星際物質、宇宙塵埃、中子星、黑洞和暗物質等構成,並且受到自身引力束縛的大質量天體系統

恆星、氣體,大家都比較熟悉,略過。

星際物質,是介於星系和恆星之間的中間角色,存在於星系和恆星之間物質的總稱。

宇宙塵埃,由細小粒子組成的一種固態塵埃,主要由硅酸鹽、碳元素等和水分構成。自宇宙大爆炸開始,就已分布在廣袤的宇宙當中。

中子星,是恆星演化末期的終點之一,引力坍縮的天體,在微觀尺度下都轉化成為中子,密度極大,一顆典型的中子星質量介於太陽質量的1.35到2.1倍,半徑只有10至20公里。

黑洞,是恆星演化末期的極端終點。引力坍縮產生的引力場,就連光都無法逃逸,中心奇點密度無限大、現有物理定律都已失效。只要大於3.2倍太陽質量的恆星,就會演化成黑洞。

暗物質,只有引力效應、但無法用其它手段探測(包括電磁波)的一種未知的宇宙存在,占整個宇宙構成的26.8%,遠遠高於只佔4.9%的可觀測物質,也就是我們通常認識的所有物質。儘管暗物質看不見、摸不著、測不到,但它確確實實就在那兒,因為它產生的強大引力才免得星系散架,星系裡的各種物質也不至於因為巨大的離心力,而被甩離——這就是暗物質默默起到支撐龐大星系身軀的功勞。

現在我們知道了什麼是星系,用這些條件匡套IC 1101,完完全全符合。所以,它就是體格再大、包含再多,也是個星系——一個典型的橢圓星系,但因為它直徑巨大,長達600萬光年,所以天文學家把它稱為超巨型橢圓星系

我們以前說過,星系按照不同形狀,可以分為橢圓星系、旋渦星系、不規則星系。宇宙星系中,有95%都是橢圓星系、旋渦星系。(旋轉最快的星系暗藏什麼玄機? - 知乎專欄)

最大號的星系IC 1101就屬於橢圓星系裡的超巨型橢圓星系。銀河系屬於旋渦星系裡的棒旋星系。

要是按照星系大小,又可以分為矮星系、中型旋渦星系、巨型橢圓星系

其中矮星系體量最小,大都直徑只有200光年之內,擁有幾千萬顆恆星。

中型旋渦星系是本宇宙最常見的星系體量,占所有星系60~75%,銀河系就是典型的中型旋渦星系。

巨型橢圓星系只是少數派星系,至於超巨型橢圓星系更是極少數。除了排名第一的IC 1101星系。鳳凰座星系排名第二,直徑220萬光年。第三位是NGC262,直徑130萬光年。

說了半天,IC 1101星系位於人類可觀測的什麼位置?天文學家還知道些什麼?

它位於室女座,阿貝爾2029巨型星系團的中心,距離我們10.4億光年。說實話,目前天文學家對它了解不多,根據觀測數據得知,IC 1101中心擁有一個極大的黑洞,擁有大量的貴金屬星體,它不僅是已知最大的星系,也是最亮的星系。

最後也是最關鍵的問題來了:這個最大號的星繫到底是怎樣形成的?

一個暫時被接受的理論模型是,IC 1101可能是兩個形態不同但質量相當的巨型橢圓星系,發生碰撞後經過長期合併過程的結果。

不過,對於這種遙遠而且古老的巨型天體,人類實在了解不多,可以拿出來分享的資料實在是乏善可陳。


推薦閱讀:

誕生於宇宙黎明的超大質量黑洞是怎麼形成的?
星系與星系之間是什麼?如何化分星系?
iPhone6默認星空壁紙是星空中的哪個位置?可以看到哪些星星?
為什麼太陽系行星那麼多?

TAG:科普 | 天文科普 | 星系 |