第11章 本星系群 (1/14)

本星系群（local

group）

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描述：我们所在的星系群

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身份：包含银河系和仙女座星系等约54个星系的集团，跨度约1000万光年

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关键事实：以银河系和仙女座星系为主导，这两个星系正以约110公里\/秒的速度相互靠近，预计在45亿年后发生碰撞。

本星系群：我们的宇宙家园——54个星系的“社区”与银河系的未来命运（第一篇幅）

引言：当你抬头，看见的不只是星星

夏夜的星空下，你或许曾数过北斗七星，惊叹过银河的璀璨，或是对着猎户座的“腰带”许愿。但你可能从未想过：你所看到的每一颗恒星、每一片星云，都属于一个更大的“家庭”——本星系群（local

group）。这个由54个星系组成的“宇宙社区”，跨度1000万光年，质量相当于1.5万亿个太阳，而我们的银河系，不过是其中一枚“中等大小的棋子”。

更令人震撼的是，这个家庭的“两大巨头”——银河系与仙女座星系（m31），正以110公里\/秒的速度彼此靠近。45亿年后，它们将碰撞、融合，诞生一个全新的椭圆星系。那时，我们的太阳系会怎样？星空会变成什么样？这场“宇宙婚礼”，其实早已写进了本星系群的演化剧本里。

在本篇幅中，我们将拆解本星系群的基本架构：它的成员有哪些？结构如何？引力如何主导它们的运动？更重要的是，我们会聚焦银河系与仙女座的“命运交织”——这场碰撞不是灾难，而是宇宙中最壮丽的“重生”。让我们从“认识家园”开始，揭开本星系群的神秘面纱。

一、什么是“本星系群”？宇宙中的“小家庭”

要理解本星系群，首先得明确星系群的定义：它是宇宙中由引力束缚的星系集合，规模介于“单个星系”与“星系团”（包含数千个星系的更大结构）之间。本星系群（local

group，缩写lg）是我们所在的星系群，也是研究星系演化的“天然实验室”——因为它是离我们最近、结构最清晰的星系群。

1.1

基本参数：1000万光年的“社区”

本星系群的核心数据，藏着宇宙的“尺度感”：

成员数量：约54个星系（截至2023年，gaia卫星与哈勃望远镜的最新统计）；

空间跨度：直径约1000万光年（相当于银河系直径的100倍）；

总质量：约1.5x1012倍太阳质量（m☉）——其中，暗物质占总质量的85%以上（通过引力透镜与星系运动学计算得出）；

中心位置：银河系与仙女座星系（m31）位于群的“质心”附近，共同主导群的引力场。

1.2

从“本地”到“群”：人类对它的认知史

本星系群的发现，是天文学“从近到远”的探索缩影：

1920年代：哈勃望远镜（埃德温·哈勃）通过造父变星测量，发现仙女座星系（m31）不是银河系内的“星云”，而是独立的星系——这是人类首次确认“河外星系”的存在；

1930年代：哈勃提出“本星系群”概念，将银河系、仙女座及周边小星系归为一个引力束缚系统；

1970-1990年代：通过射电与光学观测，陆续发现更多卫星星系（如小麦哲伦云、大麦哲伦云）；

2010年代至今：gaia卫星绘制了银河系的三维结构，哈勃的“深场”观测揭示了仙女座的恒星形成历史，本星系群的“全貌”逐渐清晰。

二、本星系群的“家庭成员”：从巨头到“小透明”

本星系群的54个星系，按形态与质量可分为三类：大型螺旋星系（银河系、仙女座）、中型椭圆星系（m32、m110）、小型不规则星系（小麦哲伦云、大麦哲伦云）。每个成员都有独特的“性格”，但它们的命运，都被银河系与仙女座的引力所绑定。

2.1

巨头：银河系与仙女座星系——“双雄争霸”

本星系群的质量，90%以上集中在两个“巨头”手中：

（1）银河系（milky

way）：我们的“家园星系”

形态：棒旋星系（中心有棒状结构，外围有四条旋臂）；

质量：约1.2x1012

m☉（含暗物质）；

大小：直径约10万光年，包含约2000亿颗恒星；

特殊身份：我们的太阳系位于银河系的“猎户座旋臂”，距离银心约2.6万光年。

银河系不是“完美”的螺旋星系——它的中心有一个超大质量黑洞（sgr

a*，400万m☉），周围环绕着密集的恒星群；它的旋臂中，恒星形成区（如猎户座大星云）正孕育着新的恒星。

（2）仙女座星系（andromeda

galaxy，m31）：本群的“女王”

形态：旋涡星系（比银河系更“对称”，旋臂更清晰）；

质量：约1.5x1012