研究天體上發生了什么,首先要知道它有多大,離我們有多遠?要回答這個問題,應該先知道科學家量天的“尺子”。宇宙是指所有的空間和時間。中國古人將空間和時間結合在一起,用“上下四方謂之宇,古往今來謂之宙”來對其進行表述。現代科學中,恒星間的距離是用光年來度量的。我們知道,光在真空中傳播速度是30萬千米/秒,一年有365天,共計31536000秒。光在一年時間中走過的距離為94608億千米,天文學家把它簡稱為一光年。
人類認知的宇宙究竟有多大,讓我們由近及遠地考察一下。
太陽是離我們最近的恒星,太陽光從太陽發出來到達地球,按照光速傳播,需要8分多鐘的時間。所示是太陽系所在的銀河系,有相當于1000億個太陽質量的總質量。銀河系像一個漩渦狀的扁盤,光從扁盤的中心到同樣在扁盤上的太陽系,要走28000年,銀心距離我們就是28000光年。銀河系是一個星系,離我們最近的另一個星系叫大麥哲倫星云LMC,距離我們有16萬光年,而最近的另一個像銀河系的旋渦星系M31,距離我們有236萬光年。
銀河系
大麥哲倫星云LMC
旋渦星系M31
宇宙中物質的分布是不均勻的,有很多“空”的地方。一些星系距離較近,因為引力而聚合在一起,形成一個個“星系團”,或者叫“星系群”。離銀河系所在的星系團最近的一個星系團,叫做室女座星系團,包含2500個星系,距離我們5000萬光年。若干個星系團聚合在一起組成超星系團,超星系團包含的物質相當于幾億億倍的太陽質量,即相當于太陽質量的1015~1017倍。我們經常講宇宙是廣闊無垠的,然而我們認知的宇宙(又可稱為總星系)總是有限的,現在知道的宇宙,其大小約為120~150億光年。換句話說,如果我們看到了來自宇宙最遠處發出來的光,那就是120億年前產生的。