本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
在觀測條件良好的夜空下,我們一抬頭就會看到滿天的星星,在這個時候我們通常會覺得自己看到了一大片的宇宙,但事實卻並非如此,實際上我們用肉眼所能看到的星星大概只有6000多顆,並且它們中的絕大部分都位於距離我們數千光年的範圍以內。
但我們也不必太過氣餒,因為畢竟我們還是可以用肉眼看到幾個遙遠的星系,比如說仙女座星系。仙女座星系直徑22萬光年,就在254萬光年外,擁有大約1萬億顆恆星,它比我們的銀河系大得多,是本星系群中「個頭」最大的星系,我們甚至不需要望遠鏡就可以直接看到它。
相信大家一定會比較好奇,既然我們用肉眼就能看到仙女座星系,那它在哪裡?怎麼才能找到呢?下面我們就來了解一下。
在我們北半球仙女座星系常年可見,但最佳的觀測時間是每年的7月至9月,由於仙女座星系的視星等只有3.44等,所以我們首先必須選擇一個觀測條件非常好的觀測點(這很重要),然後我們需要找到北極星(Polaris),關於如何找到北極星相信大家已經比較熟悉了,簡單地講就是,先找到北鬥七星,也就是大熊座(Big Dipper),再沿著北鬥七星這把「勺子」的開口方向尋找,就可以找到北極星了。
找到北極星以後,再按照下圖所示的位置找到仙后座(Cassiopeia),仙后座的最明顯的標誌就是由5顆亮星所組成的「W」形狀。
接下來我們再沿著仙后座「V」形尖端所指的方向,按照下圖所示的位置,就可以找到仙女座星系(Andromeda Galaxy)了,如果你一時半會找不到的話,也可以利用圖中所示的仙女座(Andromeda)和飛馬座(Pegasus)來幫助定位。
一切順利的話,你就會在天空中找到仙女座星系,同時你還會發現,它看上去只是一塊黯淡並且模糊的橢圓形光斑,其大小可能比月亮還要小,這個比銀河系還大的龐然大物,在我們眼中卻成了一塊黯淡的小光斑。
這不禁有點讓人疑惑,仙女座星系直徑22萬光年,就在254萬光年外,為何看上去那麼小呢?
其實這是一個視角的問題,事實上,在沒有參照物的情況下,我們很難用肉眼來判斷一個遠處物體的真實大小,對於同一個物體來說,它與我們之間的距離越大,在我們的眼裡就顯得越小,相對而言這個物體自身的直徑並不是太重要。
在天文學中通常用「視直徑」這個概念來描述這樣情況,所謂視直徑就是指我們肉眼所看到的目標物體的視角,其單位為度、分、秒,我們可以通過公式「視直徑 = 180D/Lπ」來很方便地計算出某個天體的視直徑(註:公式中的D代表目標天體的直徑,L代表觀測點與目標天體的距離,π為圓周率)。
將仙女座星系的相關數據代入公式,我們可以就得出仙女座星系的視直徑約為4.97度,這有多大呢?已知月球的視直徑約為0.52度,也就是說,從理論上來講我們在地球上看到的仙女座星系應該比滿月大很多。
然而由於仙女座星系的恆星並沒有均勻地分布,具體表現在離星系的中心越近,恆星的密度就越大,因此我們用肉眼只能看到這個星系的中心區域,這就造成了實際上我們所看到的仙女座星系,又要比理論上計算出來的小很多,於是它看上去就只有那麼小了。
順便講一下,科學家觀測到仙女座星系正在以每秒鐘約110公裡的速度向銀河系靠近,如果在未來這樣的情況沒有改變的話,那麼在大約40億年後它就會和銀河系發生碰撞,根據電腦程式的模擬,兩大星系在碰撞的過程中會多次穿過彼此,最終合併成一個巨大的橢圓星系,整個過程將會持續大約20億年的時間。
(圖為兩大星系碰撞時的模擬動畫)
好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見`
(本文部分圖片來自網絡,如有侵權請與作者聯繫刪除)