宇宙中的岛屿：大小麦云和银河系，到底有多远？

公元10世纪的阿拉伯人已经发现，在南半球，用肉眼就可以清晰地看到，天空中有一大一小两块云雾似的弥漫状天体。现代天文学家用望远镜拍摄它们的照片，如图40所示。

图40　用天文望远镜拍摄的照片

（甲）大麦云（乙）小麦云

在历史上，第一次准确地描绘它们的形象，是参加麦哲伦环球航行的船员们。1519～1522年，麦哲伦的船队进行了人类历史上的首次环球航行。海船驶入美洲最南端的一个海峡时，他们发现有两块云一般的东西高悬于头顶之上。回到欧洲后，水手们公布了这项发现。后来为了纪念他们，人们就把这两块“星云”按其大小分别称为“大麦哲伦星云”和“小麦哲伦星云”。在汉语中也常简称为“大麦云”和“小麦云”。当初船队经过的那个海峡，现在则称为麦哲伦海峡。它们在星空中的位置如图41所示。

图41　大麦云和小麦云在星空中的位置

大麦云位于剑鱼座和山案座交界的地方，小麦云位于杜鹃座内。威廉·赫歇尔的儿子约翰·赫歇尔（John Frederick William Herschel，1792～1871年）曾于1834～1837年在南非好望角附近进行了3年天文观测，他在那儿特别仔细地观测了大小麦云。他发现在这些“云”内包含着极为丰富的内容。他在大麦云里识别了919个不同的天体，在小麦云里则识别了244个。约翰·赫歇尔断定它们乃是“南半球特有的一种恒星系统”。事实上，用今天的巨型天文望远镜很容易将大小麦云中的个别星体更清晰地分解开来，由此可见它们确实像银河系那样，是由许许多多恒星聚集在一起而构成的庞大的恒星系统。

在广阔无涯的宇宙空间中，像银河系和大小麦云这样的恒星系统真是太多了。康德曾将它们比拟为漂泊在无限宇宙中的“岛屿”，把它们叫做“岛宇宙”。在现代天文学中，因为它们都在银河系以外，所以正规的名称叫做“河外星系”，通常也简称为“星系”。今天我们已经清楚地知道，在星系世界中，大小麦云乃是银河系的近邻。大麦云离我们“只有”16万光年，小麦云离我们19万光年。

读者也许要发问：在“16万光年”这样巨大的数字前面，为什么还要加上“只有”这样的词儿呢？这是因为，迄今为止所发现的数以百亿计的河外星系中，像大小麦云距离我们这么近的确实为数极少。距离我们100万光年以内的星系总共只有10来个；而那些遥远的星系，则往往要以10亿光年来计量它们的距离。(www.xing528.com)

我们还必须提一下仙女座大星云。在伽利略发明天文望远镜之后仅仅3年，一位德国天文学家西蒙·马里乌斯（Simon Marius，1570～1624年），于1612年12月15日通过自己的望远镜看到，仙女座中有一颗“恒星”有些异样。它不像别的星星那样呈现为一个明锐的光点，而是一小块雾状的亮斑，活像“透过一个灯笼的角质小窗看到的烛焰”。后来，人们将它称为“仙女座大星云”（图42）。

图42　美丽的仙女座大星云

在无月的晴夜，具有正常目力的人，用肉眼即可勉强地看出仙女座大星云是一个暗弱的光斑。康德早就猜想，它是如同我们自己这个恒星系统——银河系那样的巨大恒星集团，只是因为距离实在太遥远，才使它看起来模糊不清。仙女座大星云在星空中的位置如图43所示。

图43　仙女座大星云在星空中的位置

近代天文学的进步证实了康德的想法完全正确。就像大小麦云那样，现代那些威力惊人的巨型天文望远镜也将仙女座大星云分解成了一个个星星点点。事实上，除了大小麦云以外，仙女座大星云乃是唯一可以用肉眼直接看见的星系，它由不下3 000亿颗恒星组成。仙女座大星云的大小和模样，恰好都与我们的银河系极其相似，因此看到它就仿佛是看到了我们银河系的肖像。仙女座大星云离我们达220万光年之遥，然而它仍然是银河系的邻居，比它更遥远成百上千倍的星系实在是多得不可胜数。

然而，如此遥远的河外星系的距离又是怎样知道的呢？

我们在下面介绍用“造父视差法”推算遥远恒星的距离、并确定银河系的大小时，测定星系距离的问题也就同时得到了解答。