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75亿光年!肉眼能看到的最远的星球,离地球有多少光年?

视星等有一个问题,它只能表示星星的亮度,假如某一颗星星很亮,但它距离地球比较远,所以我们看到还是会比较暗,就像天狼星视星等为?1.45,太阳为?26.7,但其实太阳要比天狼星小很多,也更暗一些,而太阳唯一的优势就是距离地球比较近。

生活在市区的朋友应该是看不到几颗星了,一般情况下当前的春季星空,猎户座也看不太清,天狼星是可以看到的,还有就是南河三、大角星,参宿四可能若隐若现,这些都是全天区很亮的星星,那么在理想的情况下,我们究竟能看到的多远的星星呢?

星等与绝对星等

我们习惯的用法都是视星等,最早是古希腊天文学家喜帕恰斯制定的,他把自己编制的星表中的1022颗恒星按照亮度划分为6个等级,即1等星到6等星。

到了1850年,辛普森发现1等星要比6等星亮100倍,根据这个关系,星等之间的亮度差就被量化了,每个等级之间的亮度差2.512倍。

画面正中为天狼星,右侧为猎户座

不过从一等星到六等星并不能完全体现星星的亮度,因此还引入负星等的概念,比如天狼星为?1.45,金星最亮时为?4.89,满月为?12.8,太阳为?26.7。

肉眼能观察到的视星等极限为6等星,当然也不排除视力特别好的朋友能看到更暗的星星,不过相信大部分朋友能看到六等星时可能已经分不清天上是那颗星了,因为全天区我们能看到的星星大约有6000多颗,抬头就能看到满天繁星。

这么多星星我们也看不过来,所以很多时候我们只看全天区十大亮星或者五十大亮星而已。如下表:

全天区2等星以内的恒星

但是视星等有一个问题,它只能表示星星的亮度,假如某一颗星星很亮,但它距离地球比较远,所以我们看到还是会比较暗,就像天狼星视星等为?1.45,太阳为?26.7,但其实太阳要比天狼星小很多,也更暗一些,而太阳唯一的优势就是距离地球比较近。

天狼星和太阳大小比例

因此就引入了一个绝对星等的概念,将一颗恒星放到10秒差距外再计算其亮度作为参考,那么亮度高低就有很多实际意义了,比如天狼星的绝对星等为1.4,而太阳的绝对星等只有4.83,参宿四(猎户座)的绝对星等为-5.3,参宿七则为-6.7,天津四则为-7.2。

这些天空中十大亮星的个头的绝对星等还真不是盖的,因为这些恒星真的是个庞然大物,比如参宿四如果放到太阳系,其直径可达木星轨道,是不是很大?

我们能看到的星星,究竟有多远?

最亮的星星是太阳,晚上最亮的星星是月亮,当然大家一定不会同意这个说法,一般认为最亮的就是金星,因为它最亮的时候可达-4.89,距离地球最近也就4500万千米左右,但它只是一颗行星。

金星盈亏

因为认为夜空中最亮的恒星是天狼星,星等为-1.45,这是一颗比太阳质量大两倍的恒星,它还有一颗白矮星的伴星(几乎和太阳质量一样大,0.98 M,但只有地球大小直径),两者相距20天文单位,大约是太阳和天王星之间的距离。

天狼星A与从天狼星B

有人怀疑天狼星变成红巨星后会被其伴星吸取物质,只要其再吸收月0.46M的质量,就会达到Ia型超新星的爆发标准,届时地球也将遭遇灭顶之灾。从理论上来看确实是有这个可能,但天狼星变红巨星时其外围不会落入其白矮星的希尔球,因此这个推论不会发生。

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Ia型超新星爆发过程

再远一些就是640光年外的参宿四,位置就在比天狼星更高一些,猎户座的右肩膀,夜空中视星等为0.42,它的直径上文已经说过了,假如在太阳位置,其直径可达木星轨道,因为它的质量为18~19M,现在已经膨胀成红巨星。

假如参宿四在太阳的位置

未来的结局是就是II型超新星爆发,由于它距离地球达640光年,所以就算它现在爆了也要到640年人类才能看到,而2020年的一次诡异光变使得大家都怀疑它是不是马上就要超新星爆发,假如它爆发成超新星,估计亮度可达满月程度,但对地球却没啥影响,全球天文爱好者都期待这一刻的来临。

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银河系内的目标:最远能多远?

肉眼能看到银河系内的目标,普遍都在1000光年以内,也就是如下这个小圈圈:

银河系的直径在18万光年左右,大约有1000亿~4000亿颗恒星,但肉眼只能看到这些范围,不要认为这很小哦,夜空中的星座以及绝大部分你能看到的星星都在这个范围内,假如人类没有发明望远镜,我们对这个宇宙认知的边缘就在这里!

上图就是这个范围内各位熟悉的星座位置以及在银道面上的分布,看看你认识的星座位于哪个方向,提醒一下,北半球的朋友看到的夜空是远离银河中心方向的,而南半球的朋友看到的则是在银心方向。

据说在银河系内目视能看到最远的恒星是船底座的海山二,距离地球7000~8000光年,之所以那么远还能看到是因为海山二的是一颗“高光度蓝变星双星”,它曾在1843年左右观察到的“假超新星事件”,海山二在这几年中几乎和普通超新星一样亮度,但它却没有发生超新星爆发。

请注意小圈圈内的海山二Eta

海山二的质量是太阳的100倍,亮度则是100万倍以上,它的亮度变化在-0.8~7.9之间,爱德蒙・哈雷于1677年第一次记录时亮度为4.0等,不过它在持续变亮,1730年时亮度已经很高,此后变暗,一直到1821年再次变亮,1843年时亮度已经达到了-0.8等,为全天区第二亮星,仅次于天狼星。

河外星系:到底能看到哪里

“曾经沧海难为水,除却巫山不是云”,银河系的星星确实很美,但我们也不能只盯着银河系不放,不过到了河外星系,除非是超新星,应该就没啥目标能看到了,假如除开恒星这个狭隘的定义,广义到天体,那么你会发现豁然开朗。

夜空中能直接看到的深空天体不多,除了M42火鸟(猎户座内),距离地球约1344±20光年,视星等为4等,目视是可以看到的,但这个综合星等与恒星的星等不一样,很多视杆细胞不敏感的朋友看这种目标很难看清。

除了这个清楚的目标外,M31绝对不能错过,这个是仙女星系,距离地球约254万光年,肉眼看起来就是一个暗淡的光斑,视星等为4.36,它正在朝着银河系冲过来,会越来越亮,预计在30~40亿年后就将和银河系“短兵相接”,未来可能会合并成一个椭圆星系。

更远的则是M33,也就是三角座星系,距离地球约300万光年,视星等5.72,对于暗淡的弥散型天体来说,这样的目标简直就是挑战视力极限。

有史以来最远能被肉眼观测到的天体

你一定不会相信,人类有史以来能看到的最远的天体居然是远在75亿光年外的一个伽马射线暴,2008年3月19日雨燕卫星观测到一个天体GRB080319B,从空无一物的牧夫座虚空突然变亮,最高达到了视星等5.8,停留了大约半分钟,此后渐渐变暗,在9.0等持续了约一分钟。

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天文学家测得了这个天体的红移值为0.937,对应的距离为75亿光年的,也就是说这个天体是75亿年前发出的两个,人类现在看到了,不过它现在可能早就在上百亿光年外了(因为宇宙膨胀)。

一直到现在科学家都搞不清楚这种天体的爆发机制,但你可以想象一下,这个天体爆发的能量能让肉眼在75光年外看到,这种机制究竟有多恐怖?很有可能连星系都被摧毁了!

延伸阅读:假如这些天体距离更近一些会怎样?

假如GRB080319B在太阳的位置,我们看到的亮度为C67.57等,大约比太阳亮9136575326224025.4倍,不用数位数了,大概是9000万亿倍,地球瞬间灰飞烟灭。

参宿四变成超新星时从地球上看到的亮度大约为-12.4,比满月略暗一些;

距离地球6500光年远的SN 1054在1054年爆发时的最大亮度约为-6.00等;

大麦哲伦星系内SN1987A爆发时的最大亮度为3.03等;

哈勃望远镜通过哈勃超深空在可见光下可观测到的最暗的物体为31.5等;

詹姆斯韦伯太空望远镜在可见光下能看到的最暗物体为34.00等;

未来的欧洲极大望远镜(口径39.3米)能够探测到的最暗星体极限36.00;

夜空中除开月亮外所有天体的综合星等为-6.5等。

目前认为可观测宇宙大约为930亿光年,宇宙的年龄为138.2亿年,目前观测水平,可见光观测极限大约为134亿年前(相当于300亿光年左右),射电观测可以看到宇宙诞生38万年后(大约相当于461亿光左右),用引力波观测的话可以看到大爆炸发生的一刹那,直达465亿光年处宇宙诞生的那一刻。