我们的银河系是一个巨大的系统,包含星际物质、宇宙尘埃和暗物质,并受到引力的束缚。它们之间的距离通常在几百万光年以上,其自身直径从几千到几十万光年不等。银河系直径10万光年,4000亿颗恒星,距离我们更近的恒星可以用这种方法测量。
银河系宽十万光年厚两千光年,有一千到两千亿颗恒星,那它的恒星密度是多少?
先纠正一点,依据2015年的研究成果表明,银河系的恒星盘要比之前认为的要大约50%,其星盘的直径约为20万光年,而之前的研究一直认为银河系星盘的直径在10万16万光年之间,它至少延伸到下图中的里面那层虚线,并可能延伸到更远的地方。银河系中心厚度约为1.2万光年,整个银盘的平均厚度约为2000光年左右。
至于银河系内恒星的数量,一般认为是在2000到4000亿之间,也可能更多,而银河系内恒星的密度分布也是十分不均匀的,在银河系不同的部分会有极其显著的变化。在银河系中心区域的核球部分,恒星的平均密度最大,特别是位于这个区域的一些球状星团,一般由几万到几百万颗恒星组成,在球状星团内,恒星之间的距离很近,并且越往星团中心,其恒星的密度越高,球状星团中恒星的平均密度要比太阳周围的恒星密度高上几十倍,大约每立方光年有1-4颗恒星,而到了球状星团中心,恒星密度有时会达到太阳周围恒星密度的上千倍,如果地球在这个区域的话,夜晚就不在黑暗,不用借助望远镜就可以看到数十万颗明亮的恒星,满天繁星的总体亮度足以媲美满月。
银心也是银河系最亮的部分,只不过从地球望向银河系中心方向,存在很多星际尘埃,所以在一定程度上限制了我们对银河系中心区域的研究。在整个银河系内,目前已经发现了约200个球状星团。下图是距离银河系中心约3200光年的NGC 362球状星团,这是一个年轻的星团,包含了大约上百万颗恒星,其中很大一部分是双星系统,其核心直径仅有13光年。
在银心附近,像这样的星团还有大约几十个,下图是半人马座星团,这是银河系中最大的也是最亮的球状星团,星团总星等3.65等,距离我们约1.5万光年,在直径150万光年的范围内,包含了大约1000万颗恒星,半人马座星团核心的一小块区域就包含了约50,000颗恒星(NASA/STScI)除了恒星密度非常高的银心和恒星团,银河系其他部分,如银盘银晕暗晕等也包含了大量的恒星,但是恒星的密度就小了很多。
银盘是银河系是主体,占据了银河系质量可见部分的百分之九十左右,银盘的直径约为八万光年,其中恒星主要集中在大小几条旋臂上。我们的太阳系就处在猎户座旋臂的内侧,银河系的这些旋臂是气体尘埃和年轻恒星集中的地方。拿太阳周围的区域来说,太阳系这个区域银盘厚度大约为3200光年,在其半径16光年以内范围内,恒星的密度约每284立方光年1颗恒星。
银晕是由银河系外围稀疏分布的恒星以及星际物质组成的球状区域,大体成一个球状包含着银盘,所以银晕的范围很大,但其质量仅为银盘质量的10%,所以这里的恒星数量不多,其恒星密度很小,但银晕中的恒星大都十分古老,这些恒星的年龄接近银河系本身的年龄,算是银河系的元老。占据银河系大部分质量的是暗晕,也称为暗物质晕,顾名思义,这暗晕是由暗物质组成的,其范围要比银晕大至少十倍以上,银河系中95%的质量都是由这些暗物质组成的,在这里,除了流浪的恒星经过就没有其他可见的物质了,所以这部分恒星的密度可以看做是零。
距离我们100万光年的天体还是100万年前的状态吗?
每当我们仰望天空中的星星时,我们都在凝视着过去。如题中所述,我们看到的一百万光年外的天体,处于一百万年前的状态。夜空中的星星还是原来的样子。众所周知,真空中的光速是每秒30万公里。光的传播需要时间。比如月光到达地球需要一秒多一点的时间,所以我们看到的月亮就是一秒前的月亮。