你要是看见了土星,那就看到了13.5亿公里远了。不过天空中肉眼可见的星星只有月亮、水星、金星、火星、木星和土星这几颗之外,大多数的星星都是恒星,而且距离我们都十分的遥远。遥远到不能再用公里计算距离了,要用光年了。一光年有多远呢?一光年就是光在一年的时间内走过的距离。一光年大约有9460730472580公里。

有了光年我们就可以衡量我们看到的更远的恒星。比如明亮的天狼星距离我们有8.6光年;织女星距离我们有25光年;北极星距离我们434光年。看到了猎户座右肩膀上的那颗红色的参宿四了吗?看到了它,我们的眼睛就看到了640光年远的地方。我们肉眼能够看到的恒星大多都在几百光年以内。我们的眼睛还可以看到更远的天体呢?在天气晴朗的晚上,在天空的东北方向你会看到一个像是纺锤的椭圆形光斑。

这就是仙女座星系。它是比我们银河系还要大的星系,距离地球有254万光年之遥。仙女座星系是我们人类肉眼可见的最遥远的天体之一。当然仙女星星系还不是肉眼可见最远的天体。肉眼可见最远的天体是三角座星系。它距离我们约有290万光年。这基本上我们人类肉眼能够看到的极限了。不过在历史上,人类肉眼能够观测到的最远天体是GRB 080319B在2008年3月19日的一次伽马射线暴,距离地球75亿光年!图示:仙女星系有趣的是,我们的眼睛不仅看到了距离地球75亿光年远的天体,也看到了75亿年前宇宙深处发生的事情。

距离我们100万光年的天体还是100万年前的状态吗?

每当我们抬头望向天空的繁星时,我们是在凝视过去。正如问题描述的那样,我们看到的距离我们100万光年的天体就是它100万年前的状态的。图示:夜晚天空的星星都是它们过去的样子众所周知,光在真空中传播速度是没秒钟30万公里。光的传播是需要时间的。比如说,月光照射到地球上需要1秒多点的时间,因此我们看到的月球是1秒钟前的月球。

太阳的光线需要8分多钟才能到达地球,因此我们看到的太阳是8分钟以前的太阳。土星距离我们有13.5亿公里远,因此土星的光线到达地球需要1小时15分钟才能到达地球,因此天空中的土星是1小时15分钟以前的样子。这样我们就可以总结出一个规律来,宇宙中的天体距离我们越远,它们的光线传播到地球需要的时间就越长,我们看到它们的影像就越久远。

再比如,和比邻星同属于一个恒星系统的南门二距离地球4.37光年;天狼星距离地球8.6光年,北极星距离地球434光年,我们看到它们的样子就分别是4.37年前,8.6年前和434年前的。而它们现在正在发生着什么我们不得而知,即使我们以光速飞过去也是很多年以后的事情了。很多距离我们非常遥远的天体,它们的光线已经在宇宙中穿行了几百万年甚至是几千万年了,当我们看到它们的时候,现在的它们或许已经不存在了。

银河系与仙女座相距约254万光年,它们之间难道是一片虚空,什么也没有吗?

在观测条件非常好的地方,如果我们用肉眼望向仙女座星系,我们会看到一团暗淡的光斑。如果借助天文望远镜,可以捕捉到绚丽的仙女座星系。除了那些属于银河系的前景恒星之外,仙女座星系的方向上似乎就没有其他东西了。那么,这两个星系之间的空间真的是一片空虚,什么也不存在吗?银河系与仙女座星系都是大型星系,前者的直径至少为10万光年,后者的直径则可达22万光年,两者相距254万光年。

相对于宇宙中的大部分天体,254万光年(大约2400亿亿公里)可以说是一个很远的距离,其中可以并排放下17万亿个太阳,1800万亿个地球。虽然如此巨大的星系际空间中看似空无一物,但其实是充满了各种物质,只是它们难以探测到而已。充满物质的星系际空间宇宙诞生之后,在空间中形成了大量由氢和氦组成的气体云,它们最终聚集起来形成了各种星系。

然而,并非所有的气体云都参与星系的形成,还有不少始终弥漫在星系际空间中。除了气体云之外,银河系和仙女座星系之间还可能存在恒星,甚至黑洞。不过,这些恒星并不是在星系际空间中的气体云形成的,而是来自于银河系和仙女座星系。星系际空间中的物质密度极低,因为整个宇宙的平均密度仅为水的10万亿亿亿分之一(10^-26千克/立方米),这已经算上密度较高的星系。

因此,星系际空间中并没有条件形成恒星。那么,流浪恒星是如何逃离星系的呢?星系中的恒星都会受到星系引力的束缚,从而绕着星系中心旋转。为了逃离星系,恒星需要被加速到星系的逃逸速度,这个速度非常快,例如,太阳需要达到550公里/秒的速度才能摆脱银河系的引力束缚。那么,流浪恒星是如何获得极快的速度呢?一般而言,流浪恒星大都是来自多恒星系统。

在多恒星系统中,恒星之间通过引力作用来维持平衡。如果该系统与其他系统近距离接触,或者该系统中有恒星被黑洞吞噬,或者发生超新星爆发,那么,多恒星系统的引力平衡会被打破,其中有些恒星就会获得极快的速度,成为超高速恒星,从而能够飞出星系。据估计,银河系中大约有1000颗恒星进入星系际空间中。除此之外,星系之间的碰撞会造成引力混沌,其中有些恒星会被驱逐出星系。

为什么天体之间有万有引力,宇宙在膨胀,天体不断相互远离,但为什么天体还是会碰撞呢?

答:宇宙膨胀是宇宙演化的整体趋势,天体碰撞则发生在局部,两者并不矛盾;就好比全国房价整体趋势上涨,但是也不影响偶尔几个地方房价出现轻微下跌一样。现代天文学家基本认同了宇宙膨胀这个事实,当前的膨胀速度为67.8(km/s)/Mpc(既哈勃常数,Mpc表示百万秒差距,大约为326万光年),也就是每增加326万光年的距离,因为宇宙膨胀导致的退行速度增加67.8km/s。

但是我们也听到有星系碰撞的事件,比如天文学家预计在40亿年后,仙女星系和我们所在的银河系将发生碰撞,目前两者相距254万光年,这和宇宙膨胀并不矛盾。宇宙膨胀是指整个宇宙空间在膨胀,天体存在于宇宙空间中,会受到宇宙膨胀的影响,比如哈勃红移就是宇宙膨胀的直接结果;仙女星系和银河系相距254万光年,按照哈勃常数推算,两者目前因宇宙膨胀导致的退行速度约53km/s。

但是宇宙中的天体都是运动的,不存在绝对的静止,比如我们银河系就在以大约每秒600公里的速度围绕本星系群运转,而本星系群也在以更高的速度围绕室女座超新星团运转。同样,仙女星系和银河系之间,也存在相互运动,这种运动并没有明显的原因,可能就是当初各大星系形成时保留下来的动量;据天文学家的观测数据表明,目前银河系和仙女星系的接近速度,大约是120公里每秒。

仙女星系和银河系的相对距离,与宇宙间动不动就数亿光年的尺度来说并不算远,星系之间的相对运动,是有可能完全抵消宇宙膨胀效应的,银河系周围的好几个矮星系也出现这种情况,在光谱上显示为蓝移。而对于较为遥远的星系,宇宙膨胀导致的退行速度非常客观,星系之间的相对运动难以抵消,所以遥远星系的光谱,基本上都是出现红移,这正好说明了我们宇宙处于膨胀当中。

引力存在速度吗?如果把2颗恒星放在1光年外,恒星马上相互作用还是需要时间会互相作用?

根据相对论,引力的本质是大质量天体对空间的扭曲。根据这一原理,把2颗恒星放置于相距1光年的位置。放置之前,空间已经是一个稳定的“平”的状态,放置之后,原来“平”的空间,由于突然大质量天体的加入,开始扭曲。就像原来平静的水面,突然扔进去了2颗石子。那么石子打破了原来的水面,水纹由近及远往外扩散出去。大质量天体突然出现某一位置,那么在这个位置处,空间开始扭曲,并往外扩散。

当扩散到1光年外的另一个天体时,就表示引力作用到这个天体了。所以,从这个角度说,引力是存在速度的。如果这两个天体不动,那么这时刻扭曲慢慢扩散后,直到最后就变得稳定了。引力的扩散,或者说空间的扭曲造成的类似于水波的涟漪,就是传说中的引力波。空间稳定后,也就无法探测引力波了。不过,如果这两个天体,互相旋转,那么空间一直被扰动扭曲,就会持续不断的产生引力波。

七夕情人节七夕之夜让我们看向白色的星系……所谓的星系是一个干燥的螺旋星云,由大约1.5亿颗行星组成。它既没有水也没有空气。我们肉眼看到的星系是星云在天体上的投影。牛郎和织女星实际上相距10亿公里。多么遥远的梦。我真的很佩服我们古代人丰富的想象力!牛郎织女离我们人类社会有多远?牛郎星距离我们地球14光年。

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