【宇宙出生日记】宇宙最早的星系银河系的诞生，点亮了宇宙

~ （【宇宙出生日记】栏目内容较多，我们会以连载的方式介绍，本篇是第四期。篇幅较长，如果不能一口气看完，建议先收藏后看，感谢你阅读本文！）

我们前两期讲过，宇宙在大爆炸后仅仅38万年就进入了黑暗时代，迎来了宇宙的“断代史”。直到大约5.2亿年后，宇宙进入长达约5亿年的再电离期，才重新被点亮。

就是在这个过程中，我们的银河系诞生了。

在银河系中，科学家观测到了很多古老的恒星。根据光谱，科学家发现它们的年龄超过了130亿年。而宇宙的年龄，也不过只有138.2亿年。也就是说，它在宇宙大爆炸后8亿年左右的时间就已经出现了，这段时期正是宇宙的再电离期。

而欧洲天文台在对银河系的球状星团（“土特产”就是最古老的恒星）中的一些恒星进行铍的光谱检测中，甚至发现有一些恒星出现在大爆炸后2亿年的时间。也就是说，在宇宙黑暗时代，刚刚有点氢开始电离的时候，这些恒星就形成了（这里我们暂且不谈一些科学家认为它们未必是第一批恒星的说法）！由此可以说明，银河系很可能是宇宙出现的第一批星系。

就像我们上一期说过的，宇宙大爆炸后8亿年左右，刚刚完成大约50%的再电离。当时，一半的氢都以等离子态存在于宇宙空间中。

总体上看，宇宙的确是高度均匀的，几乎达到了完美的均匀。可是，真正的完美是不存在的，一点点极其细微的偏差，就会导致引力的不均衡。于是，引力更大的地方，就开始有更多的氢聚集，最终形成了第一批恒星。同样的，大量新恒星聚集的区域，就形成了我们的星系——银河系。据推测，银河系有2000-4000亿颗恒星，总质量达到了太阳的1.5万亿倍。

今天的银河系，直径达到了10万光年。近些年来随着科学家的观测，发现它可能达到15万甚至20万光年。而在银河系最外层还有巨大的射电辐射区，叫做银冕，其宽度甚至有可能延伸到距离银心32万光年处。但是，如果从侧面来看，银河系非常的扁。即使在最厚的银心处，厚度也不超过1万光年。

不过，银河系也不是一直都这么扁的。据科学家推测，银河系刚刚形成的时候，它是呈球形的——这个猜测非常合理，毕竟宇宙是高度均匀的，哪里都可以形成恒星。就像恒星在引力作用下变成球形一样，早期的星系也会被引力拉成球形。

不过，物质在凝聚的过程中，并不是直线下落的，而是旋转的，也就是带有角动量的。这就好像你家水槽里装满了水，当你把塞子拔出来时，水不是直着流下去，而是会旋转着涌入下水管一样。在这个过程中，恒星获得了自转的能量，星系也获得了这样的能量，开始旋转。

恒星和星系，我们都可以看作是流体，而不是刚体。在旋转的过程中，离心力会把其中的物质往外甩，而核心区域的引力又会往内拉。最初是离心力占上风，物质会远离核心，然后离心力会减弱，最终和引力达成平衡。因此，我们肉眼看上去，太阳是完美的圆形或者说球体，但是实际上，由于自转的作用，其赤道直径会比两极直径略微大一些，地球也是一样的。而星系内部天体的互相作用要比一颗天体内部物质之间的作用要弱得多，因此变形更加严重，就形成了扁平的银河系。

在银河系形成的同时，附近的区域也有其他星系在形成。不过，本着先到先得的原则，我们的银河系把附近大部分区域的物质都吸收了。而留下的物质，只能形成一些小的星系。它们就像行星的卫星一样，只能被银河系的引力束缚，围绕银河系公转，因此又被称作卫星星系。最著名的卫星星系，就是大小麦哲伦星云了。

不幸的是，即便如此，它们仍然无法独善其身。总有一天，它们同样要被银河系吞并，成为银河系的一部分。大约在25亿年后，大麦哲伦星云就会被银河系吞并。

这种星系的碰撞——这么说可能有点抬举这些小星系了，其实早已经发生过许多次了。科学家已经多次发现相关证据，可以推测银河系不止一次吞并过卫星星系。不过，好在它们并没有在银河系形成的过程中掀起太大的波澜，否则今天的银河系恐怕不会有这样明显的旋臂，而是长成另外一种模样了。

这些小星系的并入，给银河系注入了新的能量，有助于形成更多新的恒星。

除了这些小的星系碰撞之外，还有巨大的星系碰撞。在距离我们254万光年以外的宇宙深处，有一个比银河系还巨大的星系——仙女座大星系。它的直径有22万光年，是本星系团内最大的星系。根据科学家的观测，它正以每秒300公里的速度向银河系“飞驰”。大约经过30-40亿年的奔波，两个星系将会发生史诗级碰撞，最终合并成一个更大的星系，而且形状也从漩涡星系变成椭圆星系。有人给它起了个绰号：银河仙女巨型椭圆星系。

从上面的数据，我们也可以推测星系间的碰撞会频繁发生：银河系直径15万光年（我比较喜欢这个数据），仙女座大星系有22万光年，而二者之间的距离只有254万光年，中间也只能放下十几个银河系，这还不算其他小的卫星星系。而地球和火星之间最近也有5500万公里，中间放得下数千颗地球，恒星之间的距离就更夸张了。由此可见，星系之间的空间是多么拥挤，何况彼此之间还有引力的作用，因此，星系间的碰撞自然也是在所难免的。

好了，太远的未来我们不去考虑，我们是要研究宇宙发展史的。

​随着时间的流逝，相对均匀的盘状结构开始瓦解，恒星们聚集起来，形成了今天银河系的旋臂。目前来说，科学家认为银河系有两条主要的旋臂——人马座旋臂和矩尺座旋臂。另外，银河系还有一些比较小的旋臂，尽管有些人认为它们是星际气体，但在完全确认之间，大家还是相信它们只是普通的旋臂。

就在一条叫做猎户臂的旋臂上，距离银心大约2.5万光年处，有一团不安的星际尘埃和气体。在距今大约46亿年前的时候，它开始蠢蠢欲动。

没错，这是我的家哎，哎咿耶~

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