有人认为银河系10亿光年直径根本容不下几千亿颗恒星,你怎么看?

作者&投稿:长浦 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
有人说以人类的科技水平,再过几十亿年也飞不出银河系,你怎么看?~

现在就来预测几十亿年后的事情为时过早,人类能延续多长时间还无法知道。但如果人类能够不断发展科技,在一个人的有生之年内是可以飞出银河系的。

银河系盘面的跨度至少有十万光年,而光速又是物体所无法超越的极限速度,这使得一些人认为人类飞出银河系实现星系际旅行是不可能的。也就是说,宇宙太大了,我们所能达到的速度太慢了。虽然相对论把宇宙极限速度限制为了光速,但同时它又给出了在短时间内飞跃遥远距离的方法。

首先是动钟变慢效应。相对于静止时钟,运动时钟走得更慢一些,并且这种效应会随着速度趋于光速而大幅增加。只要能够制造出可以加速到接近光速的宇宙飞船,那么,飞船上的时间会比地球上的时间慢很多。对于亚光速宇宙飞船上的乘客来说,飞出银河系可能只需几年或者几天或者几小时,但对于地球上的人来说,这个时间是数万年。

其次是虫洞。广义相对论预言,如果用负质量开启连接不同时空的虫洞,这能使我们很快从宇宙的这一端飞到另一端。

还有是曲速航行。还是利用负质量拉伸和压缩空间,使得曲速飞船可以达到某种意义上的“超光速”,这样也能实现星系际旅行。
总之,只要给予时间,未来还是可期的。

如果以人眼可以直接看到的星星来算,地球南北星空中的星星大约有6000多颗。我们在地球上看到的星星,其本体是宇宙中的各类发光或者反光的天体。宇宙那么大,仅仅银河系就拥有大约2000亿颗恒星,而地球上只能看到几千颗星星,主要就在于那些天体离我们十分遥远,并且亮度很低。肉眼可以看到哪些星星?宇宙中的所有天体都处于运动之中,星空中星星的相对位置也总是处于变化之中,不过短时间内的变化并不明显。在地球上的某一固定地点,只要视野开阔、天气晴朗、没有光污染,视觉良好的人大约能在夜空中观测到2000颗星星。天空中99.9%的星星都是恒星,因为只有恒星才会发光。它们都位于太阳系之外,银河系之内。银河系的直径至少有10万光年,而这些恒星90%都分布在距离地球1000光年的范围之内,其中75%的恒星又分布在距离地球500光年的范围之内,很少有肉眼可见的恒星距离地球超过一万光年的。仙后座V762应该是肉眼可见最远的恒星,它距离地球1.6万光年。当然也有例外,某些濒死的恒星在死亡时会发生爆炸,在短短的几分钟内,其亮度甚至比一个星系中所有恒星的总亮度还要高。已知肉眼观测到的最远的天体,是发生于2008年的一次伽马射线暴事件。当时,牧夫座方向曾经有一颗远在75亿光年外的超新星发出了超强的伽马射线暴,它的亮度最高时肉眼可见,持续了约半分钟。还有几颗星星是太阳系内的行星。行星虽然不发光,但是它能反射太阳光,并且距离地球很近,体积也足够大,所以才能被地球表面的人用肉眼看到。在夜空中,肉眼可见的行星为金木水火土五大行星。据说海王星有时也能用肉眼观测到。夜空中有几个淡淡的光斑是其实是星系,它们位于银河系之外,分别是大小麦哲伦星云和仙女座星系。此外在优异的观测条件下,三角座星系理论上也能用肉眼看到。其中,大麦哲伦星云距离地球16万光年,小麦哲伦星云距离地球20万光年,仙女座星系距离地球256万光年,三角座星系距离地球大约300万光年。为什么有的星星人眼看不到?因为有光,人才能看见这个世界。光是电磁波,电磁波的波谱虽然很广,但人眼只能感知到极其狭窄的一段频率,这被称之为可见光波段。其实,一切物体都能够发光,而我们通常所说的发光是指可见光。宇宙中的天体很多,不发光的人眼几乎看不到,人眼只能看到少数能够发光的恒星。当恒星本身的光度比较弱,以及距离地球过远,视亮度很低时,人眼就看不见了。一只燃烧的蜡烛,当它远离你的视线时,烛光看起来就会变暗。整个光源发岀的光会以球面的形式向四面八方传播,随着距离的增加,单位面积上所能接收到的光线也会变得越来越少,光在传播过程中还会发生衰减,于是我们看到的光源的亮度就变暗了,这就是视亮度。当蜡烛的距离远到人眼的分辨极限,就只能看到一个发光的点了。当距离太远了,烛光的视亮度低于人眼的感知下限,蜡烛也就从我们眼中消失了。视星等是对视亮度的等级划分,它与天体的光度、天体和观测者的距离有关。视星等的数值越小,表示亮度越高。例如,满月的视星等为-12,而正午太阳的视星等为-27。视星等每相差五等,视亮度相差100倍。通常,视星等大于6的天体就很难被肉眼看到了。比邻星是距离地球最近的恒星,仅4.2光年远,由于其是红矮星,视星等仅为11。虽然它是离地球最近的恒星,但由于其亮度太弱,凭肉眼根本看不到。有些恒星实际上很亮,但由于距离我们太遥远了, 所以看上去并不怎么亮。为了比较每颗恒星的亮度,需要把它们放到同一个位置上来比较。绝对星等就是设想把恒星都放在 32.6 光年 (10秒差距 ) 的地方所得出的亮度。在地球上,太阳的视亮度最强,但是太阳的绝对星等只有 4.8等。恒星是依靠核聚变反应进行发光发热的。距离一定的情况下,恒星的视亮度主要取决于其表面温度和半径。银河系中有很多恒星,但是大多数恒星的质量都很小(一般质量越大,半径也会越大),核反应不是那么剧烈,表面温度也较低,因此亮度也比较弱。有些处于晚年期的恒星,演化到红巨星阶段,其质量虽然不高,但由于半径大,看起来亮度也比较高。太阳是一颗黄矮星,仅它的质量就超过了银河系中95%的恒星,这意味着太阳比银河系中绝大多数的恒星都要亮。即使这样,只要距离超过50光年,人眼也无法看到太阳。正因如此,那些肉眼可见的恒星的质量和半径基本上都远高于太阳。下图清晰地展示了恒星亮度和半径的关系。由于银河系中绝大部分恒星都比较暗淡,并且离我们非常遥远,这才使得我们所能看到的星星数量极其有限,只有地球附近极其明亮的恒星才能被我们看到。此外,银河系中恒星的分布并不均匀,靠近银河系中心的地方恒星数量较多。太阳在距离银河系中心2.6万光年的位置绕银心公转,如果地球处于靠近银河系中心的位置,那么地球上的夜空将会更加明亮,人眼所能看到的星星的数量也会更多。下图为银河系的全景,中心区域特别亮。

在我文章的评论区,许多网友都有这种认识,这不,最近有位网友发出邀答问题:太阳到比邻星就有4光年,10万光年的银河系怎么能有2千亿恒星?

这位朋友大概是按面积算,怎么也容不下这么多恒星吧?难道没学过体积计算公式?

银河系10万光年直径是上世纪的估计,现在认为被远远低估了。

原先估计银河系直径在10~16万光年之间。后来科学家们发现,在银河系边缘,距离我们与银心中心三倍的地方,还有很多恒星存在。而我们太阳距离银心约2.6万光年,距离这个三倍就是7.8万光年,再加上银心距离,也就是说,银河系半径超过了10万光年。这样银河系直径就有20万光年了。

科学界估计,银河系有恒星约2000~4000亿颗,质量约太阳的2000亿倍。这是因为比太阳小的恒星在银河系占有绝大多数,约占七成以上,这些恒星就是红矮星。红矮星的质量只有太阳的10~50%左右,最小的只有8%。比太阳大的恒星并不多,只有百分之十几左右。

银河系大致是一个扁平铁饼的样子,中间厚,边缘薄。

按照银河系半径10万光年,中间厚度约1.3万光年,我们来计算一下它的体积。银河系是一个铁饼状的棒旋星系,中间厚边缘薄。我们按照锥形的体积来计算,可能委屈了点银河系,实际上银河系边缘并不像锥形那么薄,但也没有别的算法,就大致算一下吧。

锥形的体积计算公式为:V=1/3πr^2h

式中,V表示银河系体积,单位立方光年;r为银河系半径,约10万光年;h为银河系中心厚度,约1.3万光年。代入公式计算:1/3x100000^2x13000=136053060000000‬ly^3(立方光年)

假设银河系有4000亿颗恒星,那么每颗恒星拥有的空间有:136053060000000‬/400000000000≈340ly^3

每颗恒星在银河系拥有340立方光年的空间,每颗恒星间隔等于³√340,则得到每颗恒星之间的间隔约6.9光年。这个结果大大高于恒星间距4光年了。

但是银河系恒星密度并不是均匀一致的。

银河系中心恒星密度最高,天文学家们通过观测发现,银河系中心3.26^3光年的空间,就分布高达上千万颗恒星,1立方光年的空间约有29万颗恒星,而我们太阳附近恒星密度只有每立方光年约0.004颗,银心比我们太阳附近恒星密度高了7200万倍。

在距离太阳更远的银河系边沿地带,恒星就越来越稀松,所以,说银河系有数千亿颗恒星并没有什么不妥。科学家们是在多年观测发现的基础上,通过精细建模得到的各种数据,经过几十年不断的修正,越来越接近真相。

当然,人类现在的观测手段还处于很初级阶段,对银河系和宇宙的了解也是近几十年来,NASA等机构发射了以哈勃望远镜为代表的的一系列深空望远镜,才有了突飞猛进的发现。相信随着太空探测科技的不断发展,人们对银河系的了解会越来越深入和清晰。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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这种说法是错误的,要知道十个亿光年是距离单位。区区几千亿颗恒星怎么可能容纳不了?

咱也不知道,咱也没见过,兴许在银河系深处有好多恒星它们之间的距离比较近。

因为这些人知道这是没有办法短时间内证明的事,所以想怎么说就怎么说。


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