天上有多少星星?(2003/09/04)
「天上星星數不盡,個個都是我的夢!」,這是古早國語流行歌曲「一串心」,開頭的兩句歌詞;它點出了星海何其浩瀚的事實。許多天文書籍,尤其是小朋友的童書,開頭第一頁就是以「天上有多少星星?」作為開場白。一般人討論到天上星星的數量,大都以「無限」、「不可數」、「琲e沙數」、「多的不得了」來作為回答,然而你若是問「到底有多少?」,那麼這些形容詞,都不能讓你得到確切的答案,因為宇宙實在是太大了!堶悸漪P辰當然是何其多,想要知道其答案,有些人認為這根本是一個「不可能找到答案的問題」。當然,確實的數字我們可能永遠無法得知,但是「大概有多少?」「在那個數量級範圍內?」,天文學家還是希望能找到一個「比較接近事實的答案」。

通常,一個視力正常人的肉眼,到沒有光害與空氣污染的暗處,不借助任何的光學儀器,在整個天球大約可看到六千顆左右的恆星。當1609望遠鏡發明後不久,隨著遠鏡口徑的愈來愈大,我們能見到越來越暗的恆星,當然其數量也急劇地增加,因此在一張天文台級大望遠鏡長時間曝光所拍攝的照片中,可以看到「密密麻麻、細細小小」的亮點,那每一個亮點,都是像我們太陽一樣,能自行發光、發熱的恆星,在其附近甚至可能還有行星繞其運行而構成另一個「太陽系」,這些都可說是我們太陽的兄弟,因為它們都是同一個大家庭的一份子,那就是所謂的銀河系。

我們的銀河系,直徑約有十萬光年,夏季看到橫越牛郎、織女之間的一抹光斑,像極了天上的河流。義大利著名的天文學家伽利略,在1609年利用一具簡單的望遠鏡,首先看出銀河其實是由無數個恆星所構成的,我們在夜空中所見的八十八個星座中的點點星光,也都是屬於我們這個銀河系,而且還是距離我們較近的恆星。這其中有所謂雙星、聚星、星團與白矮星、紅巨星、中子星以及許多小朋友都感興趣的黑洞,當然還包括給我們地球光與熱、我們太陽系的衣食父母──太陽在內。銀河系內大約有多少恆星,這是個有趣的問題。天文學家先假設從太陽內側到銀河中心之間,所有恆星的質量,都集中到銀河中心,再利用克卜勒第三運動定律「行星軌道週期的平方,與其軌道半長軸的三次方成正比」,估計出在太陽內側部份恆星的質量,如果再將外圍部份的恆星與星際介質考慮進去的話,那麼整個銀河系內,約有「200,000,000,000個恆星」,也就是兩千億個恆星。知道我們銀河系內恆星大約的數目後,我們下一個要考慮的問題,就是「整個字宙內,有多少像我們銀河系般,由千億個恆星所構成的星系」?

晴朗的夜晚,我們仰望星空,除了可以看到滿天的星辰外,還可看到一些星團與星雲,它們絕大多數都是在我們銀河系內,只有所謂的仙女座M31大星雲與大、小麥哲倫雲,才位在我們銀河系外,它們其實是由數億到數千億個恆星所組成的系統,因此應稱其為「仙女座M31大星系與大、小麥哲倫星系」。現在又來了一個問題,宇宙間除了我們太陽所屬的銀河系與這幾個星系外,整個宇宙還有多少個星系?這真是個可怕的問題。天文學家利用高山圓頂內大口徑巨無霸級的天文望遠鏡,以及在地球560公里高空運行的哈伯太空望遠鏡,都拍攝到遍佈在宇宙各處的星系,其密集的程度,就像我們肉眼所見的星辰一般,天文學家根據統計,認為在最大天文望遠鏡可以見到的宇宙半徑範圍內,估計有「100,000,000,000」,也就是「一千億個星系」。 

仙女座M31大星系

在我們可見的宇宙內,如果有一千億個星系,而每個星系內平均有一千億個恆星的話,那麼這兩個數字,就可以大概估計出「宇宙間恆星的總數」,我們將一千億個恆星乘以一千億(個星系),那麼就會得出一個恐怖的天文數字:10,000,000,000,000,000,000,000!也就是「1的後面有22個零」!可唸作「一百垓」,相當於「一千萬個千兆」。如果你有個很大、很大的袋子,每個袋子內都裝進一千兆個恆星,那麼你就有一千萬袋!這就是「一千萬個千兆」。由於是「1的後面有22個零」,各位小朋友將來你們會學到這就是所謂的10221022次方)。這個數字是對是錯,距離較精確觀測所得的數據相差多少,就在今年的三月,我們又有了更符合實際的答案。

今年三月二十二日,於澳洲雪梨所舉行的第二十五屆國際天文聯合會會員大會中,一個由英、澳天文學家所組成的天文團隊,利用設在澳洲新南威爾斯的塞丁泉天文台內先進的儀器,經過長時間細密的觀測、分析,精確估算出在目前可見的宇宙中,總數有「70,000,000,000,000,000,000,000」,相當於「七千萬個千兆」,或者說「7 × 1022次方」個恆星,這個數字估計比地球上所有海灘和沙漠的沙粒總數還要多,然而這還是目前望遠鏡可及範圍內所有恆星的總數,而實際上的數字,天文學家相信遠比這大的多,但那已是我們目前無法觸及的範圍,因此就不予討論了!!