導語：美麗的星云、神秘的暗物質(zhì)、百億年尺度的星系變化…它們從哪兒來，又將去哪里？在本期的SELF講壇上，來自上海天文臺的郝蕾帶來了她的分享。在距銀河系250萬光年的仙女大星云，正在向銀河系快速靠近，45億年后兩個星系將會相撞，而太陽在距銀河系中心2700光年的地方，你猜猜人類會毀滅嗎？
---嘉賓介紹---
郝蕾
天體物理學家、中科院上海天文臺研究員
以下內(nèi)容由郝蕾演講精編而成：
你眼中的天文學，是什么樣子的？
提起天文，大家可能感覺既熟悉又陌生。每個人都常常抬頭仰望，看星星看天空，但究竟天文學是什么呢？每當郝蕾和身邊的人聊起自己的職業(yè)，常常會有人和她吐槽說你們的天氣預報怎么不準呢，還會有人問她外星人、UFO是怎么回事，甚至還有直接和她聊起星座的……郝蕾表示，其實這些都不是他們平時所做的天文研究。
當然了，也會有一些可愛的天文愛好者對天文這個專業(yè)領域更了解一些，也會親自去做一些天體的拍攝，這些照片把一些平時看不到的美景帶到我們面前，非常令人感動。不過即使是這些美麗的照片，也離真正的天文研究有著不小的差距。天文真正讓郝蕾心潮澎湃的，并不是這些美麗的照片，而是這些照片背后呈現(xiàn)出來的故事，以及如何去破譯這些故事的過程。
“宇宙好像一本書，以前只看到美麗的封面，現(xiàn)在開始讀里面的內(nèi)容”
其實在一開始郝蕾并不是做天文的，但在一次準備學期報告的過程中，郝蕾系統(tǒng)地讀了一些天文學相關的文獻，然后就驚異地發(fā)現(xiàn)，“哇，天文學家怎么對我們的宇宙、對恒星、星系知道的這么多！”她開始想要閱讀宇宙這本書了。
那么，天文學家是如何閱讀宇宙的呢？郝蕾說，天文學家就是通過研究天體的模樣、形狀、大小、顏色，以及它發(fā)出來的各種各樣的光譜來推測、聆聽它們給我們講的故事。比如對銀河系，通過測量遠遠近近的不同恒星離地球的距離，以及它們的運動狀態(tài)，建立某種模型來推測、重新構(gòu)建銀河的樣子。
下面這一幅圖展示的就是天文學家通過現(xiàn)在的一些研究結(jié)果構(gòu)建出來的銀河系的樣子，假如我們從上往下看銀河的話，銀河系的中心有一個雪茄樣的棒旋結(jié)構(gòu)，顏色偏紅，因為它有很多年老的恒星。在這之外，有若干的旋臂，到底是三條、四條還是五條六條，是現(xiàn)在大家爭論的焦點之一。
你能稱出銀河系的重量嗎？
太陽距離銀河系中心大概有27000光年，銀河系里面有很多像太陽的恒星，我們把這些恒星的質(zhì)量加起來可以得出，銀河系的質(zhì)量大概是五百億個太陽質(zhì)量這么大。
實際上更有意思的是，天文學家發(fā)現(xiàn)，銀河系里的總質(zhì)量應該遠遠比所有恒星加起來的質(zhì)量要大得多。有多大呢？應該至少有6000億個太陽質(zhì)量這么大，天文學家為什么會這樣說？是因為銀河系必須有這么大的質(zhì)量，才能拽著銀河系里的恒星高速轉(zhuǎn)動。
比如說，太陽現(xiàn)在也以每秒220公里的速度繞著銀河系轉(zhuǎn)動，就是說，假設我們不算地球的公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)，不算銀河系自身的運動，僅僅算太陽繞著銀河系的轉(zhuǎn)動，我們每秒就已經(jīng)飛出去了220公里了。
在這么高的速度下太陽并沒有飛出銀河系，表示銀河系里一定有某種質(zhì)量在拉著銀河系里的恒星在轉(zhuǎn)，這些多余的質(zhì)量天文學家稱其為暗物質(zhì)。
“銀河系如果和M31碰撞的話，太陽會灰飛煙滅嗎？”
我們知道，銀河系是有鄰居的，它并不是孤零零的一個星系。它大概處在一個叫本星系群的群體里面，這個群體大概有30到50個星系左右，里面大部分的星系個體都比銀河系矮小。但是有一個個大的鄰居，它就是仙女座大星云（M31），尺寸比銀河系還要大，它距離銀河系大概有兩百五十萬光年。
郝蕾分享了一個關于仙女座大星云很有意思的故事，就是有研究發(fā)現(xiàn)，銀河系和仙女座大星云在朝著對方以非常高的速度靠近，這說明在某個未來，大概四十五億年的未來，銀河系將要撞上仙女座大星云。
其實宇宙里面星系和星系之間碰撞是經(jīng)常發(fā)生的事情，但如果銀河系要和M31碰撞的話，太陽會灰飛煙滅嗎？
好消息是，這種事情是不會發(fā)生的。
郝蕾解答道，因為在宇宙中，星系和星系之間的距離，相比于它們自身的尺寸來說，不是那么大，所以星系和星系撞在一起的幾率還是挺大的。但是，星系里面的恒星其實很小，恒星和恒星之間的距離，相比于它們自身尺寸來說，其實要大很多很多。所以，不管多少個星系撞在一起，一個太陽撞上另一個太陽的幾率是非常小的。
天文學家模擬了銀河系和M31撞到一起的狀況，黃色的點表示這兩個星系中間的恒星，藍色的點表示這兩個星系中的氣體。你會發(fā)現(xiàn)，氣體和恒星在這樣的碰撞過程中，他們的命運是不一樣的。
恒星在這種碰撞中會丟失角動量，然后會更快地聚集到星系中心去。也就是說，太陽在這樣的碰撞中，很可能會急速地掉到星系更靠近中心的地方。
一般來說，星系中心的高能輻射會很強，如果太陽掉進去了，恐怕人類是不好承受的。假如人類在這場碰撞中活下來了，恐怕也沒有幾年好日子過，因為太陽也是有壽命的。
大概在50億年以后，也就是這個碰撞發(fā)生大概幾億年以后，太陽里面的氫就燒光了。燒光以后會進入紅巨星的階段，將會開始燒里面的氦，它的體積會變得非常的巨大，直徑將接近兩倍于現(xiàn)在太陽到地球之間的距離，會完全把地球給吞噬掉。
“我們能理解、閱讀的宇宙比我們想象的要大很多”
天文學讓郝蕾心潮澎湃的另外一個地方在于它的“大”，它的廣闊無垠。
這張圖片是太陽系大家族，看上去成員很多，其樂融融。如果真的飛到上面去的話，你會發(fā)現(xiàn)太陽系真是太空曠了。不僅僅太陽系，整個宇宙都是這樣子的。太陽到地球之間的距離，在整個太陽系的尺度上，是看不見的。
再打個比方，假設我們現(xiàn)在乘坐最快的火箭以直線距離沖出太陽系，用我們中華民族上下五千年的時間，也只能飛到太陽系不到1/4的地方，即使你飛出了太陽系，到距離我們最近的一顆恒星，也還要再飛三倍太陽系這么大的空間。
透過望遠鏡來一場星際旅行
我們知道，銀河系有幾千億顆恒星，飛到離我們最近的恒星都這么費勁，想要飛出銀河系就更遙遠了。這么一想，是不是覺得很灰心？這時候不要忘記還有一種神器——望遠鏡！
借助天文望遠鏡，我們可以實現(xiàn)星際旅行，但由于望遠鏡本身和我們身處銀河系的一些限制，會有一些和實際情況不同的地方。比如，我們越往遠處走，看到的星系越紅，其實這是一種選擇效應，我們越往外走，那些紅的星系因為很亮才能被望遠鏡看到，那些更暗的藍色星系我們看不到，所以就沒法在圖片里展示。
天文學家一直想建造更強大的望遠鏡。天文學里的望遠鏡有很多種，幾乎覆蓋了整個電磁波的所有波長。去年中國剛剛完成了FAST望遠鏡，在貴州建立的500米的世界上口徑最大的望遠鏡，用來探測星系里面的中性氫氣體還有脈沖信號。
在云南麗江高美古觀測臺，有一個2.4米的望遠鏡，這是我們中國最大的普通用途的望遠鏡，郝蕾一直致力在那上面配備一個光譜儀。真實的科研生活，并不只是坐在辦公室研究，郝蕾需要在3000多米的高美古高原上爬上爬下，關注每一顆螺絲、每一根纖細的光纖，還需要搬運幾噸重的鏡面和架子，正是通過這個項目使她深刻地體會到天文學實際上是一個很豐富的科學，它不僅僅是關于科學，它還包括工程技術管理等等很多東西。
正是因為天文學的豐富性，讓郝蕾對天文如此著迷，它每天都在帶給郝蕾新的挑戰(zhàn)，讓她不斷地開拓視野，沉淀自己的心靈。對她來說，閱讀宇宙也是在閱讀自己，這是一次非凡的心靈之旅。
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