直径20万光年的仙女座星系，为何看上去只是一颗星星？

随着深空探测技术的不断发展，我们对地外星系的探索范围不断拓展，对宇宙星体及其发展演化规律的认知水平也日益提升，越来越多的地外星系进入了我们的视野，这其中不但包括银河系的众多恒星系，同时也包含银河系之外的许多宏大星系，仙女座星系就是其中的一个典型代表。

仙女座星系的发现

早在17世纪，随着天文望远镜应用的日益普遍，人们陆续发现了深空中存在的众多色彩纷呈、朦朦胧胧的星际物质，天文学家们将其定义为星云物质，这些星云物质主要由气体和星际尘埃所组成，其中包含着许多恒星系统。18世纪中叶，法国天文学家梅西耶根据多年的观察记录，编制了梅西耶星表，里面包含了许多涡旋形状的未知世界，其中就有被命名为M31的仙女座星云。

进入19世纪之后，有一些天文学家根据仙女座发出来的光谱特征，发现其中有连续频率光谱曲线上出现了若干暗线，这与纯粹的星云物质的光谱特征完全不同，于是科学家们认为M31更像是一颗恒星。此后在20世纪初，又在M31中发现了亮星，而且不止一颗，于是又将M31判定为由若干恒星组成的一个星系系统，只不过整体亮度要远低于银河系内的恒星系统中恒星的亮度值。

从此，仙女座星系正式登上了历史舞台，不过关于它是否处于银河系内当时争论了很长一段时间。薛普利派认为仙女座星云处于银河系之内，且处于银河系的外缘，而柯蒂斯派则认为它处于银河系之外。上世纪20年代，哈勃利用当时最大的天文望远镜拍出了仙女座星系旋臂上的造父变星，并根据造父变星本身的光变周期与其绝对星等之间的对应关系，估算了仙女座与我们的距离，要远大于银河系的宽度尺度，因此确认它属于银河系之外的星系。

在接下来的几十年中，科学家们又根据该星系的自转速度曲线，测算出它的质量区间以及核心所处的位置，最终认定该星系距离地球254万光年，直径22万光年，其大小比银河系要大0.6倍，总质量是银河系的2倍，而且估测出仙女座星系的平均氢含量为1%，低于银河系的整体水平，表明氢元素大部分已经被吸收，成为了星系内众多恒星的组成物质。

从地球上看仙女座星系

虽然仙女座星系距离地球很遥远，但是其直径也很大，是本星系群中最大的一个星系。我们在地球上观察还是比较容易发现的。

仙女座星系在星图中的位置是赤经0h42m44.3s，赤纬41°16′9″，绕北极星向西北方向旋转，我们可以通过北斗星和北极星的位置来进行寻找。如果天气晴朗，在夜晚的19时到21时之间，面向东偏北10多度，然后抬头仰角40度左右，我们就能发现一团雾状亮斑，用肉眼观察的话其大小约为月球的五分之一左右。不过，我们的观察地点最好选择北半球。因为在南纬40度以南的区域，仙女座的高度角就会低于0度，处在地平线之下了。

根据天文观测数据，仙女座的视星等为4.36，绝对星等为-21.5，而我们人类有肉眼看到的极限星等在6等左右，因此只要目标星体的视星等在6等以下，视力正常的话，我们在正确的角度和位置就可以观察看到目标星体。以仙女座距离地球的距离和直径，我们可以计算出其视直径约为4.8度，而我们看到的月亮的视直径才仅是31分，所以理论上我们看到的仙女座星系的直径，将是满月的9倍，其视觉面积甚至达到满月的80倍。

从仙女座的视星等来看，它的明亮度应该是比较亮的，而且理论上的视觉面积要大很多，那么我们为何看到的它们只有那么一小点呢？

肉眼看到仙女座星系为何很暗淡

决定着目标物体在我们眼中的形状和亮度，取决于光线进入我们肉眼中的强度，那么，对于遥远星系来说，其影响因素主要包括以下几个方面：

和地球的距离。虽然星系内的每颗恒星都向外释放着光线，但是光线在宇宙空间传输过程中，同样会受到稀薄气体和星际尘埃的吸收、反射和折射作用，因此距离恒星越远，光线在传输过程中所损耗的能量就越大，越远距离的目的地所能接收到的光线就会越少、强度越低。

星系中恒星的分布情况。对于一个星系来说，其恒星的分布是很不均匀的，越靠近中心区域，其恒星数量越多、分布越密集，星云物质的密度也越大。

观察区域大气层的影响。对于观星来说，天气状况好、云层覆盖率低、周围光污染程度轻、空气中污染物浓度低是最好的观测环境，因此远离城市人口密集区、没有光污染或者极轻的光污染干扰、地势较高的区域是极佳的选择。

如果我们排除地球上观测区域周边环境影响的话，那么造成我们观测仙女座星系就像一颗星星的主要原因，就在于我们有效的观测目标区域，仅限于仙女座星系的核心部位，那里恒星分布密集，亮度很大，能够在穿过二百多万光年的星际空间之后仍有一定的光线照射到地球，而处于边缘区域的恒星，由于其分布密度较小，在穿过星际空间之后这些恒星发出的光线绝大部分的光线都被吸收、反射或者折射，不足以到达地球，所以我们在地球上用肉眼看到的有效视直径，仅占据其理论视直径的很小一部分，看上去像一颗星星也就不足为奇了。

仙女座星系会越来越亮

仙女座星系虽然距离地球还很远，但是根据天文观测的结果来看，其正以每秒300多公里的相对速度，向银河系运动，大约在30-40亿年之后，银河系将与仙女星系发生正面碰撞，在随后的几十亿年时间里，两个星系将在持续的碰撞和引力作用下，慢慢地融合成一个新的更大星系。虽然这个过程非常漫长，但从距离慢慢变近的角度看，我们在观测仙女座星系时，会有更多恒星发出的光线逐渐照射到地球上，我们所能看到的仙女座星系的大小会越来越大，亮度也会越来越高。