天文学讲座

从太阳系、银河系到河外星系，探索跨越138亿年的宇宙历史，不仅是出于对人类发展的实际考虑，也是对无限未知进行探究的人的本质力量的显现。

这部“不重要、不紧急”的《天文学讲座》，以幽默风趣的语言，详细介绍了关于星系的大小事宜，并以当下的眼光去探究宇宙星系的生活。即便存在各种限制，我们也不能抹杀眺望夜空这种“非必要”活动的重要性。

谷口义明，日本放送大学教授，理学博士、天文学者。1954年出生于北海道名寄市。1988年在东京木增天文台工作期间，发现了出现在室女座星系NGC 4772中的II型超新星SN 1988E，著有《银河系消失之日》《仙女座星系的旋涡》《宇宙为什么创造黑洞》等多部关于宇宙星系的作品。

马丁·德格尔曼，1963 年出生于康斯坦茨湖南岸古城。他在这里长大 成人，之后学习、研究物理。1992 年，在康斯坦茨大学获得了博士学位。他对宇宙及其起源历史非常感兴趣。而现在，他把他的知识和爱好结合在一起——用笔“创造” 了一个“神奇通道”，让一个叫作“乔” 的小家伙替他穿梭时空，回到过去，重走 一遍这数十亿年的漫漫星河。

本套装包含《天文学讲座》《我的名字叫乔》两本。以趣味、童真的方式，轻松学习关于宇宙星系的一切。从太阳系、银河系到河外星系，探索跨越138亿年的宇宙历史，不仅是出于对人类发展的实际考虑，也是对无限未知进行探究的人的本质力量的显现。

从平成到令和，无数人曾畅想即将到来的是怎样一个新纪元。但新冠病毒的肆虐却让我们的生活方式发生了天翻地覆的变化。

紧急事态宣言发布后，人们无法正常去公司上班，居家办公成了大势所趋，线上会议趋于平常，出差更是不可能了。

在此之前，从未想象过远程办公竟会在我的生活中这么有存在感。

戴口罩，多漱口，勤洗手，常消毒。这样的流程仿佛照章办事一般，每天都在重复。

与此同时，新的口号也出现了。“请避免因不要不急（不重要、不紧急）的事由外出”这句话整日回响在耳边。

不要不急——一直过着普普通通小日子的我从未听过这种说法。为了弄清楚它的意义，我还专门查了词典，上面是这么说的：

不要（不重要）：形容不需要、无用之物，不要做之事，即毫无用处。

不急（不紧急）：形容不着急、不迫切之事。

不要不急，也就是指并不必要之事，并不紧迫之务。

我们是不是忘记了太多重要的事，反而将宝贵的时间都浪费在无用的地方了呢？

回顾过去的生活，这种情况确实是存在的。人类说不定就是一种神奇的生物，偏偏会在无用和不紧急的事情上加倍倾注心力。

庄子曾提出“无用之用”，即有些被我们看作无用的东西反而有极高的价值。我们总是对他人不甚关注，却对自己的事斤斤计较。古往今来，不乏在意识到这一点后取得巨大成功的人。每每阅读诺贝尔奖获得者的事迹时，我便会产生这样的感觉。也许，有时候我们确实需要掌握一些跳出常识禁锢的生活方式吧。

不管怎样，新冠肺炎疫情总有结束的一天。而我们，也是时候转变传统的生活方式了。

最近在电视上看到一档节目，其中讲到“享受什么都不做的乐趣”，比如往阳台的沙发上一躺，喝着茶悠闲度日；或在附近的小树林中漫无目的地散步……类似种种，都是消磨时间的方式之一。

这种时刻最重要的就是将大脑放空。如果这种将不重要、不紧急的事抛诸脑后的生活方式真的存在，我一定要试试看。

作为一名天文学者，我的主要研究对象是星系。在某一刻灵光乍现时，我忽然意识到，星系的生活不正是如此优哉游哉的吗？

因此，本书将聚焦宇宙星系，向这个抛却一切不重要、不紧急之事的神秘世界请教一些问题，我将本书命名为《天文学讲座》。

于仙台家中

谷口义明

目录

《天文学讲座》

第一章 向星空的世界进发

1-1 星空的世界 ………………………………………………… 3

眺望夜空 / 漫天繁星的世界

1-2 星座与星群 ………………………………………………… 6

星星的群落 / 夏夜的星群 / 星星的亮度

1-3 宫泽贤治的《巡星之歌》…………………………………… 13

《巡星之歌》/ 红眼睛的蝎子 / 大熊座的星脚向北 延伸五倍的长度 / 猎户座放歌一曲 降下露与霜 / 仙女座的星云 幻化出鱼嘴的形状

1-4 星空的社交距离 …………………………………………… 22

夏季大三角的社交距离 / 银河系内的社交距离 / 太阳附近安全吗？ / 星云与星系的区别

第二章 星云与星系

2-1 星云的世界 ………………………………………………… 29

各种各样的星云 / 19 世纪发现了旋涡星云这个星系的人

2-2 “大辩论” …………………………………………………… 34

旋涡星云位于何处？ / 1920 年的“大辩论”/“大辩论”徒劳一场空 / 宇宙中遍布星系

第三章 满满当当的星系

3-1 星系很大 …………………………………………………… 45

银河系的全貌 / 10 万光年的世界 / 最好别坐新干线

3-2 星系很重 …………………………………………………… 49

“千克”不再适用 / 以太阳的质量为计量单位 / 星系中并不只有恒星 / 银河系的质量

3-3 星系的性质告诉了我们什么 ……………………………… 52

太阳系位于何处 / 银河系的形状

3-4 我们能否乘坐银河铁路游览银河？ ……………………… 56

《银河铁道之夜》/ 银河铁路的旅途 / 旅途的投影

第四章 独特的星系生活

4-1 星系没有“看得见”的屋子 ………………………………… 65

星系有家吗？ / 旋涡星系 M33

4-2 星系有个“看不见”的屋子 ………………………………… 66

星系住在“看不见”的屋子里 / 探究星系盘的旋转 / 暗物质组成的屋子

4-3 星系可是住豪宅的大户人家 ……………………………… 70

银河系的晕 / 昴星团望远镜与宽视场相机 Hyper Suprime-Cam/ 银晕中的恒星 / 100 万光年的豪宅 / 仙女座星系，你竟然也！

第五章 宇宙讨厌复杂

5-1 星系只有两种形状 ………………………………………… 81

星系是什么形状？ / 两种星系 / 旋涡星系的多样性 / 最初一切都是圆的？ / 不对不对，并非如此 / 哈勃星系分类法的重大意义

5-2 星系的情绪 ………………………………………………… 89

不纠结细枝末节 / 各种各样的旋涡星系 / 各种各样的棒旋 / 棒的有无 / 星系的情绪 / 不重外表

5-3 喜欢黑衣服 ………………………………………………… 97

今天穿什么呢？ / 为什么住在豪宅里？ / 暗物质操控下的星系 / 刚出生的星系也只是个小娃娃 / 冰冷的暗物质 / 描绘暗物质的宇宙地图 / 利用引力透镜探访暗物质的居所 / 宇宙演化巡天 / 大家统一穿黑衣

第六章 从旋涡星系看星系的生存

6-1 旋转着的旋涡星系 …………………………………………115

转动的旋涡 / 旋转的能力 / 旋涡星系为什么旋转？

6-2 星系也旋转 …………………………………………………118

描绘银河系的地图 / VLBI 能观测到月球表面的高尔夫球洞 / 追求真相的 VERA / 利用地球公转运动的三角测量法 / 转动的银河系

6-3 2亿年一圈的旋转 ………………………………………… 124

旋转时速 90 万千米 / 太阳系 46 亿年的过去与未来

6-4 一项做了 10 亿年的工作 ………………………………… 127

星系的生活 / 创造恒星的 100 亿年 / 向风神祈祷 / 宇宙的事业：10 亿年专注一件事“外包工作”也得花 10 亿年

第七章 从椭圆星系看星系的生存

7-1 椭圆星系的形状 ………………………………………… 139

外观呈椭圆形 / 从 E0 到 E7 / 椭圆星系为何被分成八种次型

7-2 宇宙中的淘气包 ……………………………………………141

爆发方式决定椭圆星系的形状“夹心面包型”与“橄榄球型” / 舒心之所“橄榄球型”椭圆星系

7-3 棘手的椭圆星系 ………………………………………… 147

星系的形状投射在天球表面是什么样子 / 椭圆星系何以棘手？

第八章 星系的饮食

8-1 星系也要吃饭 …………………………………………… 153

星系的相食现象 / 椭圆星系的饮食 / 银河系也正在进食

8-2 星系吃什么？ …………………………………………… 157

菜单 / 暗物质 / 普通物质

8-3 进食规律 ………………………………………………… 160

总“点外卖”，但来者不拒

8-4 工作和生活在一起 …………………………………………161

居家办公 / 星系的周围有许多食材 / 没必要在“不重要、不紧急”情况下外出

第九章 居家不出是常态

9-1 星系从不搬家 …………………………………………… 167

星系的住所 / 星系的居住环境

9-2 星系是群居的 …………………………………………… 170

双星系的世界 / 星系群的世界 / 致密星系群

9-3 星系聚集 ………………………………………………… 176

成团 / 星系变胖了 / 星系团中的社交距离 / 宇宙邻域的大尺度结构

9-4 即便群居也不会越界 …………………………………… 182

星系的可移动距离 / 星系群与星系团 / 遵守礼节

第十章 星系的婚姻观和“三密问题”

10-1 星系的婚姻 ……………………………………………… 187

星系相亲 / 成功案例 / 三角关系？ / 银河系的婚姻 / 待客之道？

10-2 星系的离婚 ……………………………………………… 195

婚后生活 / 走向离婚 / 自主型离婚 / 外力型离婚

10-3 星系能再结婚吗？ ……………………………………… 199

完全可以 / 致密星系群的未来 / 星系聚餐 / 它们能遵守五个“小”吗？

10-4 星系的“三密问题”……………………………………… 206

密闭问题 / 密集问题 / 密接问题 / 星系“三密问题”的未来

第十一章 星系的世界里有病毒吗？

11-1 幽灵能量 ………………………………………………… 213

星系中的病毒问题 / 诡异的暗能量 / 宇宙会灰飞烟灭吗？ / 解放银河系统

11-2 时间就是病毒 …………………………………………… 216

宇宙的未来是什么样子 / 50 亿年后的宇宙 / 银河系消失之日 / 1000 亿年后的宇宙 / 100 万亿年后的宇宙 / 1034 年后的宇宙 / 10100年后的宇宙

第十二章 追寻与未知的邂逅

12-1 他们都在哪里？ ………………………………………… 227

外星人是否存在？ / 费米悖论 / 第一个使者？

12-2 地球是独一无二的吗？ ………………………………… 232

1024 个行星 / 宇宙中没有独一无二之所 / 数不尽的地球型行星 / 宜居带 / 星系生命宜居区域

12-3 “不重要、不紧急”的地外未知生命体探测 …………… 242

与外星人的交流 / 与外星人取得联系的概率 / 找到生物标记！

12-4 找寻外星人并非易事 …………………………………… 250

如何与外星人相遇？ / 突破摄星的旅途 / 向宫泽贤治学习

专栏 1 宇宙成分表 …………………………………………… 257

专栏 2 宇宙的历史 …………………………………………… 259

专栏 3 星系的历史 …………………………………………… 262

后 记 ………………………………………………………… 264

致 谢 ………………………………………………………… 268

作者介绍 ……………………………………………………… 269

《我的名字叫乔》

源起 1

乔和他深爱的恒星 13

核火 25

恒星里 35

白矮星 45

超新星 55

穿越地狱 65

银河系 77

星尘 89

太阳系的诞生 99

新星球，新家园 111

带来水的冰彗星 123

特殊的原子们 135

大分子的扩散 141

生命之手 149

碳原子的沉积层 161

氧气占领大气 169

地球，雪球 175

生命之手的绝顶妙计 181

繁殖的新方式 191

物种多样性的爆发式增长 199

突如其来的逆境 207

人类征服地球 215

通往大脑的路 223