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看看星空，心胸就開(kāi)闊了。

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地面望遠(yuǎn)鏡拍攝的仙女座大星系。NASA / 數(shù)字化巡天2期

星系是由恒星組成的“島宇宙”。它們或呈旋渦狀，或呈橢球狀，也有許多星系的外形是不規(guī)則的。但它們大多離我們十分遙遠(yuǎn)，因此即便是威力最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，也無(wú)法將大部分河外星系，尤其是大星系中的單顆恒星解析出來(lái)。

但仙女座大星系（M31）已經(jīng)成為例外。它包含大約2000億至4000億顆恒星，是離我們最近的一個(gè)河外大星系，距離地球大約250萬(wàn)光年。在漆黑的夜空中，我們用肉眼就能看到它的身形。仙女座星系在天空中可以占到6個(gè)滿月的直徑，不過(guò)它的外圍區(qū)域十分昏暗，只能用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)。

而在遠(yuǎn)離大氣層的地方，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡早在多年前，就已經(jīng)拍到了M31中的單顆恒星。

下面四張照片展現(xiàn)了仙女座大星系盤面邊緣、暈內(nèi)部，以及一條由星系合并殘留下來(lái)的星流中的恒星。

我們?cè)谡掌锌吹降?，是一個(gè)前所未見(jiàn)的旋渦星系。我們從中可以領(lǐng)會(huì)到，星系的主要特點(diǎn)其實(shí)并不是恒星，而是恒星之間的巨大空隙。正因如此，我們看到的并不只有仙女座大星系內(nèi)的恒星，或前景中屈指可數(shù)的銀河系恒星；我們還能穿越仙女座大星系，看到它背后更為遙遠(yuǎn)的宇宙。

這四張照片表面上大同小異，但仔細(xì)分析便可以發(fā)現(xiàn)許多重要的差異。

仙女座大星系暈中的恒星（圖C）。NASA / ESA

仙女座大星系暈中的恒星（圖D）。NASA / ESA

從M31的兩張暈照片（圖C、圖D）中我們可以發(fā)現(xiàn)，那里的恒星密度最低。暈（halo）是包圍著星系的一個(gè)巨大球狀區(qū)域。那里的恒星數(shù)量相對(duì)很少，但通過(guò)測(cè)定星系的自轉(zhuǎn)速度，我們發(fā)現(xiàn)那里可能存在著大量看不見(jiàn)的暗物質(zhì)。

與此同時(shí)，仙女座大星系盤面邊緣（圖A）和星流區(qū)（圖B）的兩張照片，則顯示出那里聚集著密度較高的恒星。在照片中，它們的數(shù)量遠(yuǎn)超遙遠(yuǎn)的背景星系。星系的盤面內(nèi)包含了恒星密度較高的旋臂，以及旋臂間恒星密度較低的、亮度較低的空隙。而星流則是一條自盤面向外延伸的結(jié)構(gòu)，可能是遠(yuǎn)古時(shí)期一個(gè)較小的星系被仙女座大星系吞并后殘留下來(lái)的遺跡。

仙女座大星系盤面邊緣處的恒星（圖A）。NASA / ESA

仙女座大星系星流中的恒星（圖B）。NASA / ESA

這四張照片是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在2004至2007年間拍攝的。人們對(duì)仙女座星系內(nèi)的各類恒星進(jìn)行了廣泛研究，它們中既包括昏暗的、和我們的太陽(yáng)類似的主序星，也包括較明亮的天琴座RR變星。通過(guò)這樣的測(cè)定，天文學(xué)家可以獲知仙女座星系各部分恒星的化學(xué)成份和年齡的差異。

這張圖中標(biāo)出了上面四張照片拍攝的區(qū)域。NASA / 數(shù)字化巡天2期

為了獲得清晰的影像，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡要針對(duì)某一區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間曝光，然后再將各部分拼成完整的照片。而作為一種意外的收獲，照片中還出現(xiàn)了大量昏暗的背景星系，它們?cè)谕ǔ５恼掌锌墒强床坏降摹?/span>

星系主體部分由于恒星密度太高，那里的單顆恒星很難被解析出來(lái)。但在2015年1月哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)布的有史以來(lái)分辨率最高的仙女座大星系局部照片中，我們驚喜看到，在圖中4萬(wàn)光年的星系盤面區(qū)域內(nèi)，擁擠著1億多顆單獨(dú)恒星，以及至少幾千個(gè)星團(tuán)。

有史以來(lái)分辨率最高的仙女座大星系照片（局部）。NASA / ESA

上面這張圖片是經(jīng)過(guò)縮小的，如果1比1看，會(huì)是這樣的：

仙女座大星系主體內(nèi)的恒星（局部）。NASA / ESA

它們不是噪點(diǎn)，它們是仙女座大星系內(nèi)2000億至4000億顆恒星中的一部分。而且，還不是星系中恒星密度最高的區(qū)域?？拷窍抵行奶幍暮阈敲芏仁沁@樣的：

仙女座大星系主體內(nèi)的恒星（靠近星系中心處）。NASA / ESA

下面的動(dòng)畫則將整個(gè)縮放過(guò)程展現(xiàn)了出來(lái)：