银河系是整个宇宙吗？

天文科普
20年10月7日
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我是好人

银河系是整个宇宙吗？
赫歇耳曾经证明很多恒星组成了一个透镜形状的银河系，而且推测银河系就是整个宇宙。银河系的直径是 10 万光年，当中有约 20 亿颗恒星，人们都认为银河系这么大的尺寸一定代表了整个宇宙的尺寸。在 1910 年以前还没有一个天文学家认为宇宙中的一部分会有这么大。
整个宇宙并不只有银河系。在麦哲伦云中李维特发现了“造父变星”的变化，并找到了一个可以用来证明银河系的真正大小和展现整个银河系的标准。从麦哲伦云的“造父变星”的变化中我们可以得出大麦哲伦云离我们有 16 万光年的距离，小麦哲伦云离我们有 20 万光年的距离。当然麦哲伦云可以被看作是银河系的卫星，就像月亮是地球的卫星，行星是太阳的卫星。换句话说，我们可以把麦哲伦云看作是银河系外的边缘部分。
在银河系外还有其他物质吗？
有一个关于仙女座的猜测还没有被证实（在前面讲有关拉普拉斯的星云假说时提到过）。仙女座星云看起来是一个模糊的星星，它是肉眼能看到的可见星云中的第四大星云。德国天文学家西蒙·马瑞斯在 1612 年第一次通过望远镜看到了仙女座，马歇尔把它列入到不是彗星的模糊星云的表中，它在名单上列第 31 位，所以仙女座有时也叫 M31。
虽然仙女座星云看起来像一团旋涡气体，在形成过程中可能是一个恒星和行星系统，但拉普拉斯利用仙女座星云的灵感推算出了他的星云假说。伊曼内尔·肯特在 1755 年继续研究了这一假设并产生了一个不同的想法。他认为像仙女座这样的物体是遥远的恒星体系，并把它们叫作宇宙岛。事实正像他所想的那样，他是正确的，但他的想法却被忽略掉了。
仙女座星云看上去是旋涡状的，在 1845 年和 1850 年之间，洛德·罗斯（命名白蟹座的人）观察了十多个同样旋涡状的其他星云。事实上，有些星云看起来像风车或旋涡。在莫森表上有一种 M51 星，它的表面有明显的旋涡，所以被叫做旋涡星云。
这些旋涡状的星云又叫螺旋星云。仙女座就是其中之一，但由于它太远以至于看不清螺旋状的特征。在 1900 年以前可以看见 1.3 万种螺旋星云，它们是否全都是银河系中代表行星系统形成过程的物体是值得争论的（后来发现银河系本身就有螺旋结构，但这在 1900 年时还不知道）。
在此以前，人们就一直在研究天体光谱，在 1864 年威廉·哈金斯得到了猎户座的光谱，为暗色背景下的亮条纹，这正是我们希望从热气中得到的。
另外，在 1899 年首次得到的仙女座星云光谱正是我们想要从恒星中获取的光谱。也许仙女座是一团恒星，可它要比银河和麦哲伦云远很多，所以很难分辨出它上面有没有恒星？如果有，那么它一定是离我们星系很远的螺旋状星云，所以说宇宙比我们的银河系大得多。
怎么解释这些问题呢？如果仙女座上的恒星太远以至于无法看见（假设它由恒星组成），那么比普通恒星亮的星星是什么呢？是新星吗？
事实上，1885 年，新星出现在仙女座中，它被叫做仙女座 S。它非常亮，我们用肉眼就可以看见，但是这并没有表明它真的就是仙女座的一部分，或许它只是在仙女座星云方向上形成的一颗新星，在仙女座前面发光，而与仙女座没有任何关系。
美国天文学家赫伯·窦斯特·科蒂斯进行了有关新星研究所需的工作，通过仔细研究，他在仙女座星云中找到了大量新星的小火花。这里有这么多的新星以至于有理由相信，新星几乎不可能出现在与星云不同方向的地方，天空中没有其他同样大小的区域在短时间内会产生这么多的新星，所以看起来在仙女座上的新星确实就在仙女座星云上。
另外，大多数仙女座上的新星微弱得几乎看不见，它们比那些确实是在银河系上的新星要弱。仙女座新星看起来很微弱，所以它可能离我们很远，在我们的银河系外（那么为什么仙女座 S 这么亮呢？科学家指出它不是一颗普通的新星，而是一颗超新星）。
科蒂斯在 1918 年发表的这一观点震动了天文学领域，但这个观点没有人相信。在 1920 年，科蒂斯和夏普列（确定银河系大小的人）就星云是否属于银河系这一问题展开了激烈的讨论，夏普列坚决反对科蒂斯的观点。这次争辩没有结果，但是随着时间地流逝，事实变得越来越明显——科蒂斯是完全正确的。