宇宙中有哪些超出常人想象的现象？

斜阳残血

作者：Lightwing
链接：https://www.zhihu.com/question/35239964/answer/149115041
来源：知乎


其实恒星本来也不小的。（以下每次大十倍）

100,000,000,000,000,000,000 (10^20) 公斤：Mimas （土星的一个小moon）
（直径400公里左右，面积跟法国差不多。再小的东西就没有足够的重力保持球形了，不说了）
1,000,000,000,000,000,000,000 (10^21) 公斤：Ceres ( 谷神星）
（目前最小的矮行星，或者小星星。直径1000公里，面积跟印度差不多）
10,000,000,000,000,000,000,000 (10^22) 公斤：Pluto（冥王星）、Eris（阋神星）
（目前最大的矮行星，大概就这样的规模，我们太阳系内还有大量的矮行星未发现）
100,000,000,000,000,000,000,000 (10^23) 公斤：“The Moon”（月球）
（太阳系最大的一些moon，比如 Ganymede、Titan，还有水星，也都是这样的规模量级）
1,000,000,000,000,000,000,000,000 (10^24) 公斤：Mars （火星）
（简单说，达到这个规模就能够保留自己的气层，虽然没那么简单）
10,000,000,000,000,000,000,000,000 (10^25) 公斤：Earth （地球）、Venus（金星）
（其它恒星周围的星星，最小也只能测试到这个量级）
100,000,000,000,000,000,000,000,000 (10^26) 公斤：海王星、天王星
（像地球一样的rocky planet，super-earths 最大也只有这个量级，比地球大十几倍，比如 Kepler 10-C）
1,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (10^27) 公斤：木星、土星
（大多数其它恒星的行星 extra-solar planets，也就这样，比较容易发现，比如 51 Pegasi-B， 直径好几万公里，都肯定是气层非常厚的，没那么 rocky）
10,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (10^28) 公斤：Brown Dwarfs （棕矮恒星）
（已经发现了超多brown dwarf，比如 Corot-3，但是我们星系正好没有。重量不足以开始核聚变成为正规恒星，但是对本恒星的重力影响比较容易检测）
100,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (10^29) 公斤：Red Dwarfs （红矮恒星）
（最弱小的恒星。最小的大恒星大概比木星大80倍，比如 Wolf-359。有人假设宇宙大多数恒星都是这样的。但是太暗了，往往只能检测到离我们比较近的，或者检测到绕着其它大恒星的）
1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 (10^30) 公斤：Sol （我们太阳）
（宇宙中最普遍的恒星，到处都是。重量已经比木星大一千倍，比地球大几十万倍）

这里停一下，因为刚提到的四五个东西，有必要对比一下。
小一点，还有上面提到的这一些太阳系内的，可能有必要截图：

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红矮星，看上去只是比太阳暗一点（小一点）而已。实际上，它们的广度只有太阳的几百分之一，甚至更少。
他们'烧燃料’的速度，比太阳慢很多。太阳的寿命已经很长，100亿年（现在大概烧了一半）。但是人口众多的红矮星，他们的寿命可是10000亿年这种级别。。。太阳级别的恒星活了挂了几百轮，这些红矮星还一点感觉都没有，非常稳定。
也有比太阳大得多的恒星。比太阳大十倍的恒星不算主流，但是也超多。宇宙刚开始时候，这种恒星还算是主流。寿命只有几亿年，太阳的百分之一，红矮星的万分之一。基本上早就死掉了。死亡时炸出来的一大块气，渐渐形成了第二代小一点的恒星，包括我们太阳以及红矮星。密集的地方，仍然存在一些巨大的已经是小众、例外恒星。
截个图吧
上面很多答主都有在对比这些恒星的体积。但是这样做有点误导人啊，这些恒星的重量只有太阳的几倍而已，只是正好处于快死状态，生命晚期。能量快用完了才会涨这么大。
这里我就放了两个。Aldebaran，离我们比较近的，属于我们local bubble（当地恒星群）。直径确实比太阳大一百倍，但是实际规模（重量）只是比太阳多了60%，生命阶段比太阳晚了一些而已。几十亿年以后，我们太阳也会一样膨胀起来的。Uy Scuti，比较远，但是直径比太阳大一千多倍。如果把它放到太阳的位置，完全可以吞并地球以及整个太阳系内部。这个恒星也只有太阳的七八倍重量，是个特例，快死了（将来几百万年以内就要炸了，甚至有人说只需几十万年后）。
这些恒星，也许感觉很夸张，但是仍然属于太阳级别的。爆炸的时候也不会成为黑洞。

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真正的巨恒星，不是用直径来对比的（而是用重量和广度算）。
也就是那些10^32公斤以上的蓝色恒星，寿命可能只有几千万年以下。
（还有白色恒星，位于蓝色和红色之间，也大概是太阳的几十倍重量，略过）
几个比较著名的巨大蓝恒星：
这才是厉害的。直径没有太夸张（至少还能看到太阳）。但是它们的广度比太阳高了几百万倍。一分钟就能制造太阳一年的能量。死了都直接成为黑洞。
Eta Carinae 比太阳大100倍重量，19世纪炸的时候，都变成什么样了？离我们那么远（8000光年），当时几个礼拜它比所有行星都更亮了。170年后，这个炸出来的效果，都好几光年的规模了。（脑补一下这些东西炸出来的速度有多快。。。）。而且还没走到最后彻底爆炸的时刻呢。
R126a1呢，是我们目前找到的最大的恒星。离我们3万光年。比太阳大几百倍，大概5*10^32公斤，但是还很年轻。到时候，几百万年以后，炸的时候可能比Eta Carinae更加夸张。

另外一些早就炸过的巨星遗产：
（比较著名的Nebula）




（最后一个就是宋朝时期炸出来被记载的那个）
这些巨星爆炸的事情，发生的频率很低。银河系内，几十年才发生一次。爆发时，有那么几个礼拜，比整个银河系几亿恒星加起来都要亮了，甚至比月球都亮。过了好几百万年才会慢慢淡化消失，但是一样会慢慢形成几十个新恒星。
（还有人推理，每几千万年就会在太阳隔壁发生这种事情，对地球气候的影响力非常大，可能是过去几次大灭绝的核心原因吧）

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这些巨蓝星都那么亮了，如果地球放在一光年以内，直接就融化了。habitable zone（舒服温度地带）都好几光年的半径。为了对比，太阳的habitable zone只有几亿公里。听上去很大，但是几亿公里只有一光年的万分之一，0.01%。就是说，如果要让地球围绕这种恒星保留河流生存温度，得放在更远十万的的位置。
（有点难以用图片演示，软件不支持，但是用最小的恒星还可以把goldilocks zone大小画出来）
（再夸张十倍的那种稀有巨大恒星，如Eta Carinae，只能想象。但是这些恒星的寿命才几百万年，根本没时间进化生物出来，无所谓了）
（红矮星的zone范围比太阳更加小，地球大概只需要放在几百万公里的距离就已经是正常的温度，比如最近被找到的那个七个星球组成的星系，都离本恒星挺近的）

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比太阳重量大几百倍的恒星已经很恐怖了!
但是宇宙当中还有更大的东西。
我们银河系(Milky Way)中间本来就有一个10^36公斤量级的巨大黑洞。Sagittarius A*。比最大的恒星还大个好几千倍。银河系中间所有密密集集的恒星都在围绕着此黑洞。




再怎么说恒星都没啥用了，整个银河系和宇宙整体都围绕着这些黑洞的存在。星系galaxy本身就是在巨大原始黑洞的基础上所积累起来的。
地球以每秒30公里(30 km/s)的速度绕着太阳。但是整个太阳系还在以每秒200多公里(200 km/s)的速度围绕着星系，也就是围绕着这个黑洞。星系很大，需要2.5亿年才能绕一圈，但是太阳已经绕过了二十多圈。

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我们银河系，有4-8千亿个恒星。又有重量更大十倍的molecular clouds等等（还没有变成恒星的物质），更别说黑物质的量。已经很大了。就算是最大的恒星，也都非常渺小。
可是宇宙还有很多更大或者更有趣的星系。有的星系比我们自己的还大几百倍几千倍。有的中性黑洞也比我们的Sagittarius A大了几千倍。。







这些galaxies，都是10^40 - 10^44 公斤这种量级的存在。离我们几亿光年到几百亿光年。图片上每一个小点，都是上千上万个遥远密集恒星和行星。（亮一点的那些反而是自己银河系内的恒星，很近）。
宇宙还是10^52 - 10^55公斤。数百亿galaxies所组成的。


（这两张的每一点都是galaxies呢，每个galaxy都如上面那样有几千亿恒星）
（还只是一个非常狭窄的视角，不到0.1度）

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其它回答有人介绍最大的galaxy。不太赞同。确实有elliptical galaxies似乎比银河系大好几百倍，但是这并不是宇宙当中最夸张最大的现象。比如这种巨大elliptical。（中间黑洞也往往比我们自己的大好几百倍）

跑个题：为什么存在那么多螺旋spiral galaxies（如上），又存在很多ellipticals（模糊球形）。有个理论就是好几个spiral融合在一起才会变成elliptical，然后ellipitical慢慢才会走回螺旋状态。宇宙还太年轻了，所以超大的galaxy还没能演化成spiral。不过我不是很相信这理论。
个人看法是这样的：这些星系的黄色说明它们没有太多气体和乱七八糟的巨大老恒星，已经都是稳定小恒星。就是说，这些恒星进化在一个缺乏资源，或者资源被抢光的区域。为什么小的都是螺旋（多个颜色的），就是因为它们还在处理当地的资源。所谓螺旋的根本原因就是因为气体分布没那么均匀，恒星制造已结束，旋绕还存在相关的速度（造星）波浪（障碍）。
这一点不说了。重点是还有一些更牛逼的galaxies。必须讲一下。
就说一个：Cygnus

这个galaxy好奇怪啊。像是一个密集中心发出了两个“激光”。仔细研究，这两个“激光”的长度又有几十万光年之长。所以两边的气泡都比绝大多数galaxy还大。这可能是整个宇宙最大的东西之一。有人算出它的总重量有银河系的一千倍。而且发出来的能量比所有星系都多。
这到底是什么？有人说这就是一个超级厉害的黑洞，重量10^40公斤以上，（几百亿个太阳）。
后来发现了更多几个类似的现象，一般叫做active galaxies，放到跟quasar一类。其实很多人搞不明白这些东西是怎么形成的。超级有意思。

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再把规模视角放大，宇宙还有更多奇妙现象。

这已经放大到几亿光年的规模了，是我们周围所有几千个星系的分布。
（叫 Virgo Supercluster）
这些星系，最后都会融合在一起的。前面说太阳旋绕银河系200 km/s。。。可是我们整个银河系还在朝Virgo Cluster那边跑，一秒几千公里的速度。我们local group需要几十亿年才能融合起来，但是几百亿年以后，还会发生更大的整个Virgo supercluster大融合。
然后，再放大到几亿光年：
再放大到几十亿光年：
这个Great Attractor是什么？为什么我们整个super-super-cluster以及周围所有东西都在往它那个方向走？虽然需要一万亿年才能到达那边，到那里，但是值得深思。
是一个更大一万倍的宇宙最大的黑洞吗？还是另一个宇宙的影响力？要不然怎么解释？这才是超出人想象的一个问题级别。
（到几百亿光年规模，再远的那些东西，还是离我们越来越远的，因为宇宙膨胀太快，比光速都快，永远追不到）

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突然想补充一个很有趣的细节。。。每个黑洞都有schwartschild radius。就是说，只要在这个半径以内，连光都逃不走。
如果拿可观测的宇宙(observable universe)的重量来算，这个宇宙的schwarschild radius应该是138亿光年。
可是我们从很多线索已经确定了，自从大爆炸，宇宙的年龄也就是138亿年。
这个问题，有点奇怪。以前想过几次，有一些比较奇怪的解释。脑子痛。
也许这一点正在暗示整个宇宙本来就是一个黑洞，或者一个正在膨胀的黑洞。
也可能只是个巧合。