比鄰星離太陽就有4光年,10萬光年的銀河系怎會有1000億顆恆星?

2020-12-19 火星科普

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在觀測條件極佳的夜晚,我們可以看到滿天繁星,還有在天空中蔓延的銀河。在這些星星中,超過99%都是恆星,它們跟太陽是同一類天體,通過核聚變反應來產生能量,從而發光發熱。

在一個夜晚中,我們最多可以看到大約2500顆恆星,而全天總計可以看到大約7500顆恆星。相對於宇宙尺度而言,這些肉眼可見的恆星都算是太陽的近鄰,它們的距離大都沒有超過1000光年。

我們在地球上所能看到的恆星只是銀河系中的一小撮,在直徑約為10萬光年的銀河系中,恆星總數至少有1000千億顆,最多可能有4000億顆。然而,太空中似乎是空蕩蕩的,離太陽最近的比鄰星都在4.2光年之外,那麼,10萬光年的銀河系中又是如何容下1000億顆恆星的呢?

雖然銀河系是圓盤狀結構,但是盤面仍然是有厚度的,銀河系中的恆星並非都在同一個平面上。據估計,銀盤的平均厚度約為2000光年。

如果假設銀河系是一個圓柱體,那麼,它的體積估計為1.57×10^10^13立方光年。比鄰星與太陽的距離為4.2光年,這個距離差不多是銀河系中恆星之間的平均距離。也就是說,大約每270立方光年的空間中會有一顆恆星,由此可以估算出銀河系中的恆星總數為580億顆。

不過,銀河系中的恆星分布並不是完全均勻的,實際數量要高於上述估算值。絕大部分恆星都集中在銀河系中心,離銀心越遠的地方,恆星分布越稀疏。太陽與銀心大約2.6萬光年,太陽系鄰近星際空間中的恆星密度與整個銀河系的平均恆星密度相當。

在以銀心為中心,體積為1立方光年的範圍內,聚集著多達30萬顆恆星,恆星之間相距僅6光天(1000天文單位)。不過,不用擔心那裡的恆星會不斷發生碰撞,因為這還不夠擁擠。

恆星的直徑一般為幾萬至幾百萬公裡,雖然平均距離只有6光天,但這個距離其實已經達到了1500億公裡,所以銀心附近的空間還是很空曠的。雖然空曠,但大量的恆星聚集在一起,仍然會把周圍的空間照亮。如果太陽系位於銀心附近,地球夜空將會被天上的繁星照亮,相當於天上有200個滿月。

離銀心越遠,恆星的密度越低。正因為如此,在北半球夏季,當地球的夜半球朝著銀心方向,我們可以看到明亮的銀河。而到了冬季,地球的夜半球朝著銀河系邊緣方向,銀河就會暗淡很多。

天文學家認為,太陽系在銀河系中的位置是得天獨厚的,這裡被稱為銀河系的宜居帶。銀心中的恆星密度很高,大質量恆星很多,超新星爆發比較頻繁,而超新星釋放出的伽馬射線暴對於地球生命是致命的。

另一方面,銀河系邊緣的恆星密度很低,大質量恆星很少,宇宙中的重元素大都是由大質量恆星形成的。如果太陽系是在缺乏重元素的地方形成,地球上也就不可能進化出生命。

相關焦點

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    如果銀河系只是一個扁平的系統,那麼10萬除以4等於25000,確實不大可能有2000億恆星。然而問題是銀河系是類似於紡錘體的立體結構,以至於太陽系所有方位上都有很多恆星。受太陽系盤狀模型的影響,會使人誤以為銀河系也是一個扁平的盤狀結構,所有恆星都像太陽系的行星一樣,基本在同一個平面內繞太陽運行。可實際上星系的組成遠比恆星系統複雜,是由很多軌道傾斜、交叉或平行的恆星系統組成。
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  • 比鄰星:位於「南門二」三合星中的第三顆星,是距離太陽最近恆星
    太陽是一顆普通的恆星,根據太陽輻射光譜來看,屬於黃矮星,目前處在恆星的主序星階段,能夠穩定的發光發熱,其壽命大約為100億年,目前太陽的年齡約為45.7億歲。太陽的鄰居「比鄰星」對於地球來講,太陽是離地球最近的恆星,距離大約是1.5億千米,太陽光從太陽出發到達地球大約需要8分鐘多,對於地球來說太陽這顆恆星就是地球生命存在的保障。
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  • 銀河系最大的恆星,體積相當於太陽的18億倍
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    圖片的邊長從10億光年到0.1納米,會是怎樣的一組圖像?話不多說,直接上圖: 1. 10億光年。宇宙是那麼的空,其實空泛無物才是宇宙的常態。2. 1億光年。努力尋找銀河系,但是我們還不能看到。3. 1000萬光年。
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    我們的太陽系是個單恆星系統,因為只有太陽是恆星,其他星體都是行星、矮行星、衛星、彗星、小行星等。其中最大的星體木星的體積和質量也只有太陽的1/1000,和太陽相比可以說差遠了。但是在銀河系中,像太陽系這樣的單恆星系統卻並不佔多數,天文觀測發現銀河系中的大多數恆星都屬於多星系統,比如距離我們最近的南門二,就是一個三合星系統。
  • 一萬光年以外的恆星,竟然肉眼可見,仰望星空我們都能看到什麼?
    每過將近400天,木星、地球和太陽就會排成一條直線,這種現象被稱為木星衝日,此時木星的亮度將達到最亮,且整夜可見,此時如果天氣晴朗,我們就能夠用肉眼看到木星周圍的四顆衛星。而對於太陽系中的其它衛星,我們的確是無法用肉眼看到的,相比太陽系的200多顆衛星而言,肉眼可見的比例的確是很少。
  • 一光年等於多少公裡呢?是如何定義的?
    按每小時100公裡計算,那就要按飛機的時間放大10倍,就應該是108447500年。 在太陽系裡,就拿離太陽最近的恆星來說吧,太陽到恆星
  • 太陽最初是怎麼形成的?從50億年前銀河系被撞說起
    #科學了不起#太陽是離我們最近的恆星,它只是茫茫宇宙中1000億億顆恆星裡普通的一員,然而太陽對我們卻尤為重要,沒有太陽就沒有地球上熙熙攘攘的生命。有一些科學家關心太陽將來會發生什麼,另一些科學家則關心太陽是怎麼誕生的。
  • 宇宙最大的結構:寬度100億光年,是太陽直徑的7億億倍!
    宇宙中最大的物體宇宙中存在著很大的事物或者結構,它們的尺寸遠遠大於地球,也遠遠大於太陽。因為它們實在太大了,用公裡來表示它們的尺寸顯得很不方便,這就需要用到光年。一光年,即光在一年內傳播的距離,大約為9.5萬億公裡。
  • 可觀測宇宙直徑940億光年,它獨佔100億光年,是目前宇宙最大結構
    在天文學上,人們使用的距離單位叫做光年,也就是宇宙中速度最快的光在一年時間內傳播的距離。根據計算,這個距離大約是9.46萬億公裡。 這個距離對於人類來說已經非常誇張了,但是放在宇宙範圍內,卻顯得如此微小。即使是最近的比鄰星,距離我們也有4.24光年,也就是40萬億光年。
  • 銀河系什麼時候會熄滅?
    一般而言,恆星的質量越大,核聚變反應越劇烈,看起來也會越明亮。因此,銀河系中的大部分恆星都沒有太陽明亮,再加上星際空間中星雲的阻擋,使得我們在地球上只能看到一小部分的恆星。它們大都比太陽明亮,而且與太陽的距離大都小於1000光年。
  • 銀河系約3億顆行星表面有液態水,最近的離地球僅20光年
    據美國國家航空航天局(NASA)稱,在我們的太陽系之外、但位於銀河系內的行星大約有3億顆,它們有可能孕育生命。NASA稱,其中4顆距離地球僅30光年,最近的距離僅20光年。研究人員得出的3億這個數字是基於一個保守的假設,即7%的類太陽恆星有一個適合居住的行星圍繞著它們運行。不過,他們警告說,真實的數字可能高達75%,這將使3億顆的數字躍升至30億顆左右。深空望遠鏡克卜勒於2018年10月退役,最終耗盡了燃料。來自克卜勒的數據導致了這一發現。
  • 一光年等於多少公裡呢?光年又是如何定義的?
    以光年來衡量的話我們常見的天體都是多少光年的呢?一、光年這個單位的距離是怎麼來的?其實要計算並不難,即光速乘以一年的時間,真空中的光速是恆定的,即:c=299792458m/s,但一年是多久,我們毫不猶豫的脫口而出,365天!但為什麼還有366天的時候呢?因此對一年的定義準確性會影響到光年這個距離的精度!
  • 「三體」就在4光年外,那裡真的有外星文明嗎?
    在《三體》中,距離地球僅4光年的地方,存在一個三體文明,他們的科技要比人類更加發達至少數百年。但由於三體世界有三個「太陽」,它們的運動軌跡是混沌的,無法精確預測,有時會過於遠離行星,有時會過於接近行星,導致三體文明每隔一段時間就會毀滅一次。當三體文明知道地球的存在後,盯上了這顆環繞在單一恆星周圍的宜居行星。