恒星那么远，星系怎么看？

问：我正在学习两门课程或许更符合原文——一个是天文学，一个是宇宙学。我在网上花了很长时间并浏览了大量书籍但是仍旧无法给出一个确切的答案。我已经提交了这部分的工作成果（所以你没法帮我作弊）但我依旧在脑海里一遍又一遍地想这个问题。请你帮帮我，它是关于大麦哲伦星云的（LMC）。

如果大麦哲伦星云中最亮恒星的绝对星等为-10等，它距离银河系的距离是5万秒差距（1秒差距=3.26光年）那么大麦哲伦星云的视星等会达到8.49等。如果裸眼可以直接观测到最大为6.0等视星等的目标，那么我们肯定看不见大麦哲伦星云。但是事实是它是一个很显眼的目标。为什么会这样呢？答案应该十分简单，我保证我会恨死自己。我唯一能想到的就是有一大堆恒星聚集在一小片区域里。者与来自SN1987A的N132D超新星遗迹有关。

你的第一个猜想是完全正确的！

如果你的眼睛强大到能够分辨出大麦哲伦星系中的单个恒星，那么对你来说，里面没有任何一颗恒星亮到可以看见，因为它们离得实在是太远了。幸运的是，你的视力并不完美！你的眼睛实际上是由微小的“像素”构成的（它们被称作视杆细胞和视锥细胞），每一个像素都会捕捉你视野范围内的一小片区域内的光。每一个“像素”都反映了你视野中的每一小片区域的进光量。但是它无法反映出光源在每片区域中分布的情况。（这就是当你离某一物体较远时它会变得模糊的原因——所有的细节开始变得比“像素”的角距还要小。）

不管怎样，星系都离我们十分远，所以它们内部的恒星看起来是聚在一起的，以至于我们眼睛的每一个“像素”都在同时接受来自不同恒星的光。“像素”通常会将这些恒星的光的总和加起来并将其记录在脑海里，所以即使星系中的每颗恒星本身不够亮，但是我们依然可以看到星系。

有意思的是，就算把星系移得再远一点，它也不会变的更加昏暗。你接收到的单个恒星的亮度是下降了，可是它们在你的视野中却走得更近了，所以每个像素里就会有更多的恒星。这两个情况相互抵消，最终导致星系的“表面亮度”（通常就是你的眼睛所观察到的亮度）维持稳定。

这看起来可能会有些奇怪，但实际上又合乎常理——你在你的日常生活中经常能有这样的体验！比如，想象有一间白色的大房子。当你接近或远离它时，它的亮度没有发生变化，对吧？这个现象就和上文中提到的是一样的——当你远离房屋的墙壁时，它就会变得更加昏暗，但是每一个像素看到了更多的墙壁，所以二者抵消了。

当然，这并不会永远地持续下去——否则，我们就能用肉眼看见宇宙边缘的星系。当一个星系足够远，远到一整个星系都在"像素"内，当它再远离时，它越远就越昏暗，就和恒星的情况一样。

星系，在日文汉字译字为银河，但在中文银河是特指本银河系。广义上星系指无数的恒星系、尘埃组成的运行系统。参考我们的银河系，是一个包含恒星、星团、星云、气体的星际物质、宇宙尘和暗物质，并且受到重力束缚的大质量系统，通常距离都在几百万光年以上。

位于后发座的NGC 4414是一个典型的漩涡星系，直径55,000光年，距离6,520万光年。图片来源：哈伯太空望远镜NASA／ESA。

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