楔子

所有的故事才刚刚开始

所有的等待已经十分漫长

好运总是留有印记

像空间一样叠加膨胀

让宇宙开始吧

每当夜晚遥望天空，我们总是会想，璀璨的银河有多少颗星星，明亮的北斗为何是现在这个样子？我想，这也是很多人想知道的答案。

宇宙已经138亿岁了，但它正是风华正茂的时候，就是哺育我们的太阳也已经47亿岁了，但她还正值壮年。这样的时间，对于人类来说，确实太漫长了，但对于宇宙而言，是再正常不过了。但是，人类的智慧早已跨越时空，将视野延伸到了浩瀚无垠的宇宙，将不可知变成了可知，将不可能变成了可能。

今天，我们就用几分钟先了解一下宇宙之最之数字宇宙。

1）最超乎想象的数字：

10-33秒。这是宇宙大爆炸之后，一段极短的暴胀期。这个时间有多短？它完全超出了我们的认知。但我们可以换一种方式来理解：宇宙从大爆炸至今走过的历史还不足1033秒，但在短短的1秒里，却包含了1033段“10-33秒”。

1026倍。在宇宙暴胀的瞬间，宇宙在线性维度上增长了1026倍，几乎相当于一个细菌在如此短的时间内突然膨胀到了银河系的大小。

2）最“吓人”的数字：

1500万光年。前不久，科学家发现留有记录以来最小，也是迄今为止距离地球最近的黑洞“独角兽”。它距离地球1500万光年，只有约三个太阳质量。

400万个太阳质量。距离地球最近的超大质量的黑洞，是银河系中心的“怪物”人马座A*，质量大约是400万个太阳质量。她会撕裂和吞噬所有靠近它的恒星。

3）最具挑战性的数字：

10-18米。爱因斯坦的广义相对论认为，当两个黑洞相互绕行时，它们在时空中产生微小的扰动----引力波，并以光速向外传播，也被称为时空涟漪。但是，当来自深空的引力波最终抵达地球时，其信号已经变得非常微弱。一个强引力波引起的位移只有10-18米，大约是一个质子的千分之一。2015年，在广义相对论发表整整一个世纪后，人类首次直接观测到了引力波。

4）最神秘的数字：

95%。物质和能量是构成整个宇宙最基本的两个成分。然而，目前科学家面临最大的挑战之一，却是宇宙中大部分物质无法观测，大部分能量的来源并不为人所知。

1933年弗里茨·兹威基研究发现，星系运动速度和预测不符。于是，他假设宇宙中存在着大量看不见的物质，就是今天所说的暗物质。现在，计算表明，暗物质占宇宙总物质的80%。

1998年，科学家观测表明，宇宙不仅在膨胀，而且在加速膨胀。科学家把宇宙加速膨胀的背后推手称为暗能量。它在宇宙总物质和能量中占约69%。

换句话说，宇宙中可见物质仅占宇宙总质能的5%，

有95%的部分对我们来说是完全未知的。

5）最具希望的数字：

1.3%。1992年，天文学家首次确认了一颗围绕脉冲星运行的系外行星。直到今天，已有超过4000颗系外行星被确认。在系外行星探索中，常用的方法之一为凌星法。在凌星法过程中，少量星光会被行星大气层吸收，从而透漏了行星大气化学组成信息。根据现有研究估计，在已知系外行星中，表面可能存在液态水的比例大约为1.3%。

6）最富生命力的数字：

24颗。2020年，发表了一项研究结果，对已经发现的超过4000颗系外行星的宜居性进行了相对全面的评估，筛选出了24颗最有可能成为超宜居行星的候选行星。

7）最不可想象的数字：

930亿光年。宇宙有多大，一直是个谜。根据现有的技术，可探知的宇宙直径大约为930亿光年。这个数字究竟有多大，如果用数值表达：8798544E23千米。美国探测号探测器以第三宇宙速度在太空飞行了40年还走了不到1光年。

自从人类第一次仰望星空开始，我们就开始思考宇宙，思考宇宙是否是孤独的，直到今天仍然是我们要找寻的答案。虽然研究结果表明，在一个宇宙中出现生命的可能性只有10229分之一，但是，人类在庆幸自己好运的同时，也就义不容辞地承担起了探索宇宙的责任。

从现在开始，就让我们跟着本书的思路去领略我们的宇宙吧！

让我们一同遥望星空的深处

让我们一同探秘时间的源头

让我们一同畅想奇幻的黑洞

让我们一同探寻虫洞的秘境

让我们一同在广袤的宇宙中遨游、搜寻

宇宙的起源

白昼将近，暮年仍应该燃烧咆哮

怒斥吧，怒斥光的消逝

虽然在白昼尽头，智者自知该踏上夜途

因为他们的言语未曾迸发出电光

不要温和地走进那个良夜

好人，当最后一浪过去，高呼着他们脆弱的善行

本来也许可以在绿湾上快意地舞蹈

所以，他们怒斥，怒斥光的消逝

狂人抓住稍纵即逝的阳光，为之歌唱

并意识到，太迟了，他们过去总为时光伤逝

不要温和地走进那个良夜

严肃的人，在生命尽头，用模糊的双眼看

失明的双眼可以像流星般闪耀，欢欣雀跃

所以，他们怒斥，怒斥光的消逝

而您，我的父亲，在生命那悲哀之极

我求您现在用您的热泪诅咒我，祝福我吧

不要温和地走进那个良夜

怒斥吧，怒斥光的消逝

这是狄兰·托马斯在给电影《星际穿越》写的一首诗。这首诗以对白的形式出现在电影里，表达人类对宇宙的恐惧，并且非常迷茫地踏上了探索宇宙的征途。

人类居住的宇宙浩翰无垠，奇幻神秘。仰望星空，人们都会发出同一个问题，宇宙是怎么创生的？宇宙创生前是什么样子？宇宙会不会灭亡？

我小的时候常常为这几问题苦恼着，问大人，都说这孩子脑袋里整天想着什么呀？不好好学习，想这些无用的东西。上中学后，就想在书籍里找答案，然而，在那个文化荒芜的年代书籍是非常少的，尤其在偏远的农村更是一书难求。后来，叶永烈著的《千万个为什么？》成了抢手货，大家都抢着看，可是，关于宇宙的内容涉及的非常少，在遗憾之中继续我的探求之旅……

近几年，宇宙学、天文学有了突破性进展，宇宙的神秘面纱逐渐被揭开，一个奇幻的宇宙展现在我们的面前……

1.1来自创世的第一缕曙光

一声天崩地裂的爆炸

时间与空间开始出发

物质和能量从无到有

混沌与黑暗连成一片

三十八万年的等待

迎来了第一缕曙光

带着创世的所有信息

穿过浩瀚无垠的宇宙

让人类看到了远古的余晖

宇宙微博背景辐射被称为宇宙大爆炸的“余烬”，然而，它的发现却纯属一种巧合。

1964年，美国天文学家彭亚斯和威尔逊在位于新泽西州的霍姆德尔市架设仪器接收通讯卫星信号，在仪器调试过程中，发现当仪器的噪音调低到一定程度后，再也降不下去了。他们不甘心，重新对仪器进行了检查，发现鸽子在装置的核心部位筑了一个窝。当时，他们觉得找到了噪音的根源，随即将鸽子窝和粪便清洗干净。当他们再次对仪器进行调试时，噪音依然存在，基本上没有减弱。

此时，彭亚斯和威尔逊终于认识到了，这个噪音不是仪器本身造成的，而是宇宙空间固有的、普遍存在的信号，整个天空都在以3.5K的绝对温度1暗暗发光。于是，二人公布了自己的发现，但没有对辐射源作出解释。

当时，正在寻找大爆炸“余热”的相对论专家迪克敏锐地意识到，他寻找的“余热”终于出现了。这是一种源自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射，一种充满整个宇宙的电磁辐射，其特征与绝对温标2.725K黑体辐射2相同，频率属于微波范围，均匀地分布于整个宇宙空间。

宇宙微波背景辐射的发现，一时轰动了整个天文学界。于是，1965年彭亚斯和威尔逊趁热打铁，在地球的南极测量到了7.4厘米波长以下的微波波段的宇宙背景辐射，且具有各向同性、无偏振，大约3K黑体谱，从而证实了“宇宙大爆炸”假设的正确性——宇宙诞生于一次大爆炸，二人获得了1978年诺贝尔物理奖。

今天，我们每个人都可以观察到宇宙大爆炸留下的痕迹----你只要把电视机调到接收不到任何信号的频道，在你所看到的锯齿形静电中，大约有1%是由古老的宇宙大爆炸残留物----微波背景辐射造成的。你能否想到，当你抱怨接收不到电视图像信号时，你正在观看宇宙的诞生。这是一个多么奇妙的事情啊！

今天，在我们的宇宙中充满了T=2.723K的微波背景辐射，且波长在0.1厘米附近。作为创世第一缕曙光的宇宙微波背景辐射，除了证实宇宙大爆炸理论的正确性外，还导出了三大研究成果。

其一，证实了银河系相对于宇宙背景辐射有一个相对运动。

其二，证实了宇宙背景辐射具有高度各向同性，温度涨落的幅度只有大约百万分之五。正是由于温度的涨落，造成了物质在宇宙中分布的不均匀，最终得以形成星系团等一类大尺度结构。

其三，根据宇宙微波背景辐射在不同方向上涨落的测量结果，证实了宇宙的年龄大约为137+1亿年或137-1亿年。

1.2宇宙是怎么创生的？

大爆炸的刹那

巨大的能量躁动不安

无法形容的炽热

强烈地辐射四散

光子四处碰壁

正反粒子成对闪现

又在瞬间湮灭

像一锅沸腾的“粒子汤”

粒子创生与湮灭

反复发生

释放能量

幸运啊

不知何因

创生的正粒子发生了逃逸

留存了下来

构成了今天物质的宇宙

关于宇宙的创生，自人类社会诞生以来，每个族群、每个地区、每个国家都有自己的神话故事。中国古代神话《盘古开天地》中就有这样的描述：“天地混沌如鸡子，盘古生其中。万八千岁，开天辟地，阳清为天，阴浊为地，盘古在其中，一日九变。神于天，圣于地。天日高一丈，地日厚一丈，盘古日长一丈。如此万八千岁，天数极高，地数极厚，盘古极长。故天去地九万里。”文中描述了宇宙创生的过程，现在回头看，真佩服古人的想象力。

同样，在西方世界里，对宇宙的创生也有类似的一番景象，他们认为，宇宙是神袛创造的。同时，又创造了时间之神、时空之神、天宇之神、秩序之神和混沌之神。在西方神话故事《变形记》中，有这样的描述；“天地未形，笼罩一切。充塞寰宇者，实为一相，今名之曰混沌。其象未化无形聚集，为自然之种，杂沓不谐，然杂居于一所。”在这里混沌被描写成天地未开辟前横贯一切宇宙的存在。可见，东西方古人最初对宇宙的认识几乎是相同的。

然而，在上世纪六十年代，宇宙微波背景辐射的发现，彻底打破了宇宙创生的神话的、非神话的各种传说和猜想。宇宙创生于一次大爆炸，而且是由一个奇点爆炸产生的。关于奇点，若用文字表述，就是一个只有质量，没有体积的点，且质量无穷大。这个表述，在我们有限的宏观世界内，确实很难理解。而在霍金看来，宇宙大爆炸前，没有时间，没有空间，没有物质，更不会有一个“造物主”。因为大爆炸没有“之前，就像从南极出发再向南极走一样。空间与时间、物质与能量一同在大爆炸之中，都是从无到有创生出来的。

关于宇宙的诞生，早在20世纪40年代美国宇宙学家弗雷德·霍伊尔就将其称为宇宙大爆炸。当时，他自己都认为，是一个异想天开的想法。然而，到了1948年前苏联物理学家伽莫夫发表了关于宇宙热爆炸的文章，并作出了一个惊人的预言：宇宙大爆炸的辐射仍然存在于我们的周围，但由于宇宙的绝对温度降到几开（K），则辐射处于微波波段。到了1969年彭亚斯和威尔逊在地球南极的上空测到了宇宙大爆炸的微波背景辐射后，这个异想天开的想法得了科学实验的有力证实。

现在已经证实，宇宙起源于138亿年的一次大爆炸。开天辟地的宇宙大爆炸只进行了10--43秒，此时宇宙的温度高达1034度，宇宙中充满了由夸克3、轻子4和它们的反物质----玻色子5，共同组成的一大锅"沸汤"。

大爆炸后是一段暴胀，且极其短暂，甚至短到无法估量的瞬间，完全超出了我们的认知。这段时间如果形象地表示，就是将1秒分割为1033段，即10--33秒，而10--43秒比10--33秒还短10个数量级，就在这么短的瞬间内，宇宙在线性维度上增长了1026倍，几乎相当于一个细菌在如此短时间内，突然膨胀到了银河系的大小。

暴胀将年轻的宇宙，从无穷小放大到宇宙尺度。这似乎违反了相对论。因为狭义相对论要求，任何物体运动速度都不能比光速更快，但暴胀的速度不适应于空间的膨胀。由于暴胀引起的相变6，使膨胀不完全是均匀的，其各项温度均有微小变化，但科学家一直未探测到，直到2001年美国发射的WMAP卫星才探测到，从而证实了暴胀确实发生过。

在接下来的10--34秒，宇宙此时的温度降到1027度，宇宙中充满了夸克-反夸克；

在10--10秒，宇宙此时温度下降到1015度，宇宙中夸克禁闭，反夸克消失，质子、中子和介子形成；

在1秒，宇宙温度下降到1010度，宇宙中质子和中子束缚在一起形成氢、氦、锂和氘核；

在3分钟，此时宇宙温度下降到109度，物质和辐射耦合7在一起，就像《西游记》开篇所说:"混沌未分天地乱，茫茫渺渺无人见。自古盘古破鸿蒙，开辟从兹清浊辨。"

在接下来的40万年时间里，物质依然呈现均匀分布状态，没有出现任何发光体。

在宇宙温度下降到1万亿开（K）时，黑暗出现了，这之前连黑暗都没有，只有虚无。黑暗出现后，意味着空间出现了，这段时间为38万年，被称为宇宙黑暗时代。很快，黑暗的空间出现了一些扰动8，宇宙这锅混沌的汤，就创造了一个永久性重粒子家族----强子9。强子又很快形成了质子和中子，它们最终成为了产生星系、恒星、行星的终极物质来源。

在宇宙温度下降至10亿开（K）时，宇宙汤锅"煮"出了电子和正电子，随着电子和正电子生出和消失的不断上演，电子的命运最终和夸克、强子一样，只有十亿分之一幸存下来。

在宇宙温度降到1亿开（K）时，每个质子被对应"冻结"一个电子，这样宇宙中有90%的原子核是氢，有10%是氦，孵化出了一个婴儿宇宙，随之，所谓的时间和空间，也诞生了。此时，在宇宙的这锅粒子汤里，高能电子自由地在光子之间漫游，它们不断吸收和发射光子，发生着相互作用。

在宇宙温度降到低于3000开（K）时，随着宇宙的膨胀，这锅汤里自由自在的状态就戛然而止了，所有自由电子和原子核都开始发生结合，光出现了。刚开始，只是一片没有形状的光斑，又经过一段漫长的时间后，整个世界才亮了起来，天空留下了无处不在的可见光，也宣告了原初宇宙粒子和原子的形成过程已经完成。这段时间大约延续了4至5亿年时间。

在接下来的第一个10亿年里，随着宇宙继续膨胀和冷却，一些区域的物质密度发生了变化，这时宇宙中的最初物质氢和氦，因为万有引力的作用聚集成团，形成星云10、星系，数量在1000亿左右。每个星系中含有千亿颗恒星，万亿颗行星，还有许许多多的星云填充于星系的"缝隙″中，如我们人类所处的银河系，还有室女座星系、半人马座星系等。而所有恒星内部都发生着热核聚变反应，也就是我们物理学中氢原子聚合成氦原子的热核聚变反应，氢弹爆炸也是这个原理。

燃烧的恒星发出耀眼的光芒，穿过茫茫宇宙，传播到地球，让我们有幸观赏到璀璨而壮丽的星辰。

宇宙诞生的大爆炸，不是普通意义上的爆炸，它使宇宙从一种我们无法理解的形式，过渡到一种我们几乎可以理解的形式。

今天，如果我们在一个睛朗的夜晚，举目仰望星空，北斗就像一把巨型的"勺子"悬挂于北方天空，它为古人航海指引着方向，为鸟儿迁徙提供了导航；我们再观赏一回养育我们人类的银河系，它是由两条旋转的旋臂组成的"漩涡"星系，光彩夺目，璀璨迷人。而我们的太阳系就在一只旋臂的边缘，可见，最美的风景不一定居于事物中心。

在今天的宇宙中，尤其是一些遥远的星系，它们的形成甚至已有130多亿年的历史了，这些星系勘称宇宙"核心"取样处，大约有1000个星系，其中离我们最遥远、最小的星系，可追溯到宇宙只有8亿岁的时候。而在2012年由哈勃太空望远镜拍摄的图像中显示，最年轻的星系尚处于宇宙的"婴儿期"，大约是宇宙大爆炸后的4.5亿年。这些恒星都非常暗淡，亮度大约只有肉眼可见亮度的十亿分之一。

相比起来，我们的太阳系只有47亿年，正处于青壮年时期，今天我们才能看到满天璀璨的星辰。

1.3宇宙大爆炸是怎么验证的？

有谁参透时间，

穿梭到从前，

寻找永远。

有谁探测那片星光，

穿越荒芜，

寻找起点。

有谁告诉我们，

宇宙从何来，

要到哪儿去？

是虚无，

还是梦幻？

是永恒

还是有开始，

就有终点？

在宇宙微波背景辐射发现之前，宇宙诞生于一次大爆炸还只是一种假说，一些间接的证明还没有得到物理学界的普遍信服，这其中就包括氦丰度和哈勃红移。今天，氦丰度11、哈勃红移和宇宙微波背景辐射，已成为验证宇宙大爆炸最有力的三大证据。

（一）氦丰度

1927年，比利时神父勒梅特用带宇宙项的爱因斯坦方程，得出了一个膨胀的或者脉动的宇宙模型。他认为，上帝最初创造的宇宙是一个“宇宙蛋”，大概有乒乓球大小，而且是一个“热蛋”，温度极高。随着“热蛋”不断膨胀，温度降低，才变成今天的宇宙。

前苏联物理学家伽莫夫在勒梅特宇宙“热蛋”模型的基础上，建立了一个“原始火球”模型。他认为，宇宙最初是一个高温的核火球，进行着剧烈的核反应，后来火球逐渐胀大、降温，主要的核反应逐渐停止，各种物质相继形成。通过计算，这时，在宇宙的可见物质中氢元素占71%，氦元素占24%，其它元素只占了不到5%，直到今天宇宙中的氦丰度几乎没有改变。当时，就有人讥讽伽莫夫的“原始火球”模型为“大爆炸”模型。伽莫夫反驳说，“哈勃定律”、氦丰度和“大爆炸余热”足以证明，我们的模型是正确的。

（二）哈勃红移

1929年，美国天文学家哈勃在观测河外星系时发现，一些星系发生了红移，另一些星系发生了蓝移。根据多普勒效应，发生红移，表明星系在远离我们；发生蓝移，表明星系在向我们靠近。哈勃进一步观察发现，绝大多数河外星系都表现出红移，只有几个星系表现为蓝移，而且这些星系和我们银河系属于同一个本星系群；本星系群之外的星系，离我们越远，红移量越大。

哈勃通过反复观测确认，河外星系的红移量与它们离我们的距离成正比。如果红移是多普勒效应造成的，则河外星系远离我们的速度，与河外星系离我们的距离D成正比。 即v=HD，被称为哈勃定律，其中，v为河外星系退行速度，H为哈勃常数。

哈勃定律有力地支持了“火球”模型，表明宇宙诞生于大爆炸。

（三）宇宙微波背景辐射

在宇宙大爆炸5分钟后，温度接近10亿开（K），膨胀率达300万倍。此时，宇宙就好像处在浓雾中，光线在“水蒸气”间散射来散射去，无论从那个方向看，景象都差不多，且可视距离极其有限。

在宇宙发生大爆炸40万年后，宇宙温度降到3000开（K），氢原子开始形成。此时，光子与之前束缚在原子内的电子退耦12，二者停止相互作用。之后，这些光子便自由地翱翔于宇宙，就好比浓雾散去，阻碍不再，来自遥远海岸线的光线直抵你的双眸。此时，恒星、星系尚未形成，物质才刚开始形成，因此，宇宙微波背景辐射又称为“婴儿期宇宙图像”。

今天，我们探测到的微波背景辐射的光子，已经穿越了半个可观测的宇宙距离，它们给我们带来了138亿年前的宇宙画面，就像那些遥远的星系传来的光线，为我们提供了一幅宇宙“青年期自画像”。

1.4宇宙空间是何形状？

仰望星空

天是穹庐

日月星辰

璀璨夺目

宇宙啊

你是什么模样

星辰啊

你又怎样分布

让人迷茫

使人神往

是的，我们生活的宇宙究竟是什么样子？是否存在边界？一直是宇宙物理学界一个重要的研究课题。

对于宇宙的轮廓，人类曾有诸多天马行空的幻想。然而，2020年，一项发表于《天体物理学杂志》的研究中显示，在宇宙的总质能中，物质质量占了31.5+(-)1.3%，其中80%为暗物质，剩余的70%均为暗能量，这样平均下来，宇宙密度约为6个质子/每立方米。之前，物理学界普遍认可的宇宙界临密度为5.7个质子/每立方米。

根据宇宙临界密度从5.7变为6，这样人们对宇宙形状的猜想也发生了改变……

根据广义相对论，宇宙的空间曲率13取决于宇宙中的物质分布，而宇宙的形状又决定于空间曲率。如果宇宙空间具有正曲率，即空间曲率大于0，则宇宙就是一个有限无边的封闭的三维球面，比如，一只蚂蚁从北极出发爬向赤道，再沿着赤道爬1/4圆周，然后回到北极，这个三角形的内角和大于180度；如果宇宙空间曲率等于零，则宇宙是一个无边无际平坦的三维空间，比如，一只蚂蚁在该平面上沿着三角形爬行一圈，这个三角形的内角和等于180度；如果宇宙空间曲率小于0，则宇宙是一个没有边际的、开放的三维马鞍曲面，比如，一只蚂蚁沿着三角形爬行一圈，这个三角形的内角和小于180度。

假如人类能够像那只蚂蚁在宇宙太空沿着三角形走一圈，测量该三角形的内角和就能确定宇宙的形状了。可惜，人类目前还做不到。

根据这项研究，宇宙平均密度由每立米5.7个质子变为6个质子，宇宙空间可能是一个封闭的三维球面，彻底颠覆了以前人们认为的、宇宙空间是一个无边无际平坦的三维空间。

如果把这项研究与数学中著名的庞加莱猜想14联系起来，以地球为观测中心，则宇宙就是一个半径约为465亿光年的一个理想球体。

1.5星系是怎么演化形成的？

满天星光如拨墨，

璀璨无垠真养眼。

是谁巧手把画做，

常娥仙子布画展。

正如这首诗里所描述的那样，在一个没有灯光干扰的晴朗夜晚，倘若天空足够的黑，大地足够的静，你就能看到明亮的北斗星、璀璨的银河和闪烁的繁星，那就是我们所说的星系。

在我们的宇宙中拥有数不尽的恒星，而每颗恒星都有自己的行星系统，这些系统共同组成了星系和星系团，如银河系、仙女座星系等。

那么，宇宙中的星系是如何形成的呢？

目前，有关宇宙中星系的形成和演化，物理学家们从宇宙微波背景辐射的观测中已经证实：在宇宙大爆炸之后，开始的一段时间，宇宙暴胀非常同质性，即各个方向延伸及物质的密度都是均衡的，其间的起伏低于十万分之一。但随着时间的推移，由于受到某种原始的扰动，从而诱发了局部区域的气体物质密度增加，而且这种趋势不断加强，在引力的吸附下，就像暴风雨前天空中的云朵，不断聚集形成大团大团的气体星云或星团，一些区域因为密度较高、相互吸积就逐渐形成了星系。

对此，物理学家们曾做过一次非常形象的实验:他们在一块非常光滑、平坦的地面中央倒下一袋大小一样且光滑的不锈钢钢珠(钢球)，刚开始，这些钢珠均匀地向各个方向滚动，在它们远离中央区域的过程中，逐渐聚集成一团一团的阵容。开始是三三两两，之后越聚越多，形成一团一团的钢珠，很形象地模拟了宇宙中星系的形成场景。

宇宙中每个星系都包含恒星、行星以及气体物质、尘埃和暗物质，这些星系从只有数千颗恒星的矮星系到上千万颗恒星的庞大星系，而且大部分星系都是多星系统，比如，太阳系只是银河系边缘很小的一个星系，它们都围绕着星系质量中心运转。

现在，天文学界根据星系的形状把星系分为三类:椭圆星系，它们有着椭圆形明亮的外观；漩涡星系，它们有着圆盘状的漩涡，有的还有弯曲的漩涡臂；不规则星系，它们受到邻近星系的影响或撕扯，形状呈现出不规则或异常，其命运或是跟邻近星系合并，或是产生大量的恒星，成为星爆星系。

目前，在可观测的宇宙中，星系总数可能超过20000亿个以上，大部分星系的直径介于1000至100000角秒15差距。一般而言，星系大小差异很大，椭圆星系的直径大约在3300光年16到49万光年之间；漩涡星系的直径大约在1.6万光年到16万光年之间；不规则星系的直径大约在6500光年到2.9万光年之间。宇宙中的星系质量一般为太阳质量的100亿倍到1万亿倍之间。

根据目前观测数据，宇宙中最大的星系是距离地球大约10.7亿光年的阿贝尔2029星系群中心星系--IC1101，其直径为560万光年，此星系相当于银河系直径的50倍；最远的星系是距离地球大约132亿光年的EGS8p7星系，它诞生于宇宙大爆炸6亿年之后，宇宙黑暗时代，其发现者物理学家查德·埃利斯说:“该星系是一个非常小的星系。”

从现有的观测结果看，星系在宇宙中呈现出网状分布，星系内包围着一个个像气泡一样的空白区域，形成类似蜘蛛网或神经网络的结构。

科学家对银河系附近大约2.6万个星系进行观测，发现大多数星系死亡都有类似的共同点，就是"窒息"死亡，好像是被勒死的。

由于恒星主要由氢气和氦气构成，并且通过核聚变产生多种金属元素，结果发现死亡的星系内拥有大量的金属元素，与星系被"铰杀"过程相一致。科学家用计算机对一个新生的恒星被逐渐"铰杀"过程进行了模拟，发现由于其它星系的引力作用，导致该星系气体被剥离，使恒星所需的气体(氢离子)逐渐减少，最终熄灭。模拟发现，一个星系被"铰杀"大约需要40亿年，几乎适用于95%以上的星系演化。

从哈勃太空望远镜的观测结果分析，宇宙大约有2万亿个星系。但是，根据新视野号冥王星探测器传回的数据，得出的微波背景亮度显示，其结果与预想的相差甚远。对此，美国科学家最新研究认为，宇宙可能只有数千亿个星系。

可见，宇宙究竟有多大？有多少个星系？仍然是个未知数，这也给后人留下了探索宇宙的空间。

目前，我们看到的只是130亿年前的光线，人类探测器的可视距离也只有930亿年。

作者：米家乐

来源: 中国科普作家协会