海歸學者發起的公益學術平臺
分享資訊，整合資源
交流學術，偶爾風月
與太陽系相比，星系的尺度要大得多。
距離對數圖，顯示了行星、旅行者號航天器、奧爾特雲和離我們最近的恆星：比鄰星。太陽直徑可能是地球直徑的 109 倍，但地球與太陽之間的距離比太陽直徑大 100 多倍；到旅行者 1 號或 2 號的距離比地球與太陽之間的距離大 ~100 倍；奧爾特雲的密度峰值比旅行者 2 號遠 ~100 倍，到最近恆星的距離甚至比這還要遠 ~100 倍。
來源：NASA/JPL-Caltech
已知最小的星系Segue 2總共僅包含約 1000 顆恆星。
最小的矮星系（如 Segue 1、2 和 3）中只有大約 1000 顆恆星。從引力角度來看，這些星系的質量估計約為 550,000-600,000 個太陽。組成矮衛星 Segue 1 的恆星被圈了出來。這些星系具備已知的最大暗物質與正常物質比率。
圖源：Marla Geha/凱克天文臺
甚至這些矮星也延伸數百光年：比最大的恆星還要大數十億倍。
這幅圖展示了宇宙中一些最大的恆星，以及土星（棕色橢圓）和海王星（藍色橢圓）的軌道，從左到右，恆星分別是最大的藍超巨星、黃超巨星、橙超巨星，然後是最大的兩顆恆星：紅超巨星 UY Scuti 和 Stephenson 2-18。最大的恆星直徑約為太陽的 2000 倍，恆星表面的溫度從幾千 K 一直到沃爾夫-拉葉星，其溫度約為 200000 K。
圖源：SkyFlubbler/Wikimedia Commons
星系可以達到巨大的尺寸，但是對它們的描述經常很不準確。
一張常見的圖片（錯誤地）顯示了多個星系的相對大小。仙女座星系對於銀河系來說太大；M87 對於仙女座星系來說太小；IC 1101 與 M87 相比太小了。在理解距離尺度時，不要分享誤導性的影像至關重要。
圖源：Astro Bob/Bob King
銀河系直徑超過100000光年，類似的星系很多。
銀河系雙胞胎類似物
螺旋星系 UGC 12158 擁有臂、棒和馬刺，恆星形成速度低且安靜，中央有凸起，可能是迄今為止發現的與銀河系最相似的星系。它既不與附近的任何鄰近星系發生引力相互作用，也不與它們合併，因此內部發生的恆星形成主要由星系盤中螺旋臂內的密度波驅動。
來源：ESA/哈勃和 NASA
仙女座星系的直徑大約是我們星系的兩倍：220000 光年。
仙女座星系 (M31)，由地面望遠鏡透過多重濾光片拍攝，重建後顯示為彩色影像。與銀河系相比，仙女座星系的面積明顯更大，直徑約為 220000 光年：相當於銀河系大小的兩倍。如果將銀河系疊加在仙女座星系之上，其恆星盤的末端大致位於仙女座星系塵埃帶最暗的位置。
圖源：Adam Evans/flickr
受到相互作用影響的星系會遭遇潮汐破壞，從而大大增加其範圍。
蝌蚪星系僅 其尾巴就長達28萬光年。
圖中顯示的蝌蚪星系有一條巨大的尾巴：潮汐相互作用的證據。從一個星系中剝離出來的氣體被拉伸成一條細長的線，在自身重力的作用下收縮形成恆星。星系元素本身與銀河系的規模相當，但僅潮汐流就長達約 280000 光年：是我們銀河系估計大小的兩倍多。
圖源：NASA、H. Ford（JHU）、G. Illingsworth（USCS/LO）
M. Clampin（STScI）、G. Hartig（STScI）、ACS 科學團隊和 ESA
UGC 2885受到嚴重破壞，是已知最大的螺旋星系，範圍達 832000 光年。
這個星系，即 UGC 2885，也被稱為魯賓星系，是迄今為止發現的最大的螺旋星系，其恆星數量約為銀河系的 10 倍。UGC 2885 受到嚴重的引力干擾。它的直徑估計為 832000 光年，可以說是已知最大的螺旋星系，儘管它的潮汐臂和扭曲形狀在宇宙時間尺度上可能只是暫時的。
來源：NASA、ESA 和 B. Holwerda（路易斯維爾大學）
橢圓星系是所有星系中最大的。
圖中所示的巨型橢圓星系 NGC 584 於 1785 年被發現和記錄，距離我們約 6200 萬光年。儘管直到 20 世紀 20 年代才知道它是河外天體，但它曾一度是已知和記錄的最遠天體，直到幾個月後 NGC 1 被發現。
圖源：斯隆數字巡天
廣闊的星空視野，無數星系和明亮的光點散佈在黑暗的背景上。
圖中顯示的馬卡良鏈代表了室女座星系團中發現的大型星系排列。室女座星系團中有大約 1000 個大型星系，其中很大一部分是在 18 世紀發現的。室女座星系團距離我們的銀河系約 5000-6000 萬光年，是極近宇宙中最大的星系聚集地，包含許多巨型橢圓星系。
圖源：Nielander/Wikimedia Commons
室女座超星系團中最大的星系梅西耶 87跨度 980000 光年。
M87 星系距地球約 5500 萬光年，包含一個巨大的相對論性噴流，以及在射電和 X 射線中均可見的噴流。這張光學影像展示了一股噴流；我們現在從事件視界望遠鏡得知，黑洞的旋轉軸指向遠離地球的方向，傾斜約 17 度。
圖源：ESO
后髮座星系團中最大的星系團 NGC 4889直徑達 130萬光年。
后髮座星系團中心有兩個明亮的大星系，NGC 4889（左）和稍小的 NGC 4874（右），每個星系的大小都超過一百萬光年。但邊緣的星系如此快速地旋轉，表明整個星系團中存在一個巨大的暗物質暈。僅憑正常物質的質量不足以解釋這種束縛結構。
來源：NASA / JPL-Caltech / L. Jenkins (GSFC)
同時，鳳凰星系團最亮的中心星系跨度為220萬光年。
雙面板影像：左側顯示帶有等高線的熱圖，按信噪比進行顏色編碼。
右側描繪了星空，其中等高線以天體座標進行標記。
鳳凰星系團中最亮的星系團，左側為南極望遠鏡拍攝的照片，右側為 Blanco/MOSAIC-II 光學/紅外影像拍攝的照片，是所有星系中最大的星系之一，它仍然以銀河系數百倍的速度快速形成恆星。
圖源：R. Williamson 等人，《天體物理學雜誌》，2011 年
但最大的星系是哪個呢？它就是 IC 1101。
巨型星系團 Abell 2029 的核心是星系 IC 1101。該星系團橫跨 550 萬光年，擁有超過 100 萬億顆恆星，質量接近千萬億個太陽，是已知最大的星系。儘管這個星系團巨大而令人印象深刻，但不幸的是，由於其有限的年齡和暗能量的存在，宇宙很難形成更大的星系。
來源：NASA/數字化巡天2號
其一半光芒集中在中心200萬光年的半徑內。
顆粒狀天文影像顯示中央細長的星系被彩色噪聲圖案包圍。刻度指示器讀數為 7 弧分。
這幅圖顯示了覆蓋在 Abell 2029 星系團上的引力透鏡圖。在 Abell 2029 星系團的中心，可以看到宇宙中已知的最大星系 IC 1101。雖然它的半光半徑（即一半到達的光線來自的半徑）約為 200 萬光年，但該星系的完整可見直徑在 550 萬至 600 萬光年之間。
圖源：J. McCleary、I. dell'Antonio 和 A. von der Linden，
《天體物理學雜誌》，2020 年
它的跨度足有550萬光年：比銀河系所在的星系群的面積還要大。
我們的本星系群以仙女座星系和銀河系為主，但關於哪個星系在引力方面占主導地位存在爭議。雖然仙女座星系似乎在物理範圍上更大，擁有更多的恆星，但它的質量可能比我們小。如果將 IC 1101 星系顯示在我們本星系群旁邊，它的大小將與這張圖片的完整範圍相當。
來源：Andrew Z. Colvin/Wikimedia Commons
展示星系的真實相對大小突顯了我們宇宙的多樣性。
從最小到最大的星系合成圖，顯示（近似）實際大小。Abell 2029 星系團中心的巨型橢圓星系 IC 1101 是宇宙中已知的最大星系，至少從恆星範圍來看是如此。它比銀河系或仙女座星系（或任何螺旋星系）大得多，但也比其他典型的巨型橢圓星系高出許多。
來源：E. Siegel
巨大的星系團
這張地圖顯示了哈勃拍攝的埃爾戈多星系團，上面覆蓋著一張質量圖。該星系團的質量是透過弱引力透鏡效應和強引力透鏡效應的結合推斷出來的，而其他互補研究表明，該星系團是兩個較小星系團的合併。總而言之，埃爾戈多星系團中的物質質量相當於 2.1 到 3.0 千萬億（10^15）個太陽質量。
圖源：NASA、ESA、哈勃和 J. Jee（加州大學戴維斯分校）
大尺度的宇宙特徵則遠遠超過這個尺度。
斯隆長城
斯隆長城是宇宙中最大的結構之一，雖然可能只是暫時的，但其直徑約為 13.7 億光年。它可能只是多個超星系團偶然排列而成，但絕對不是一個單一的、受引力束縛的結構，因為暗能量正在將其分開。斯隆長城的星系如右圖所示。
圖源：Willem Schaap (L)；巴勃羅·卡洛斯·布達西（右）/維基共享資源
點選下方知社人才廣場，檢視最新學術招聘
擴充套件閱讀