宇宙中最大的星系在宇宙中有太多比银河系还有巨大无数倍的星系

在很久很久以前，人类妄想地球就是宇宙的中心，所有天体都是围绕地球进行运动的。

直到后来，随着天文观测技术的进步，人类才明白地球不过是位于太阳系中的一颗行星，而太阳系也不过是银河系中的一个小小的恒星系。

甚至于，放眼整个宇宙，银河系同样也显得非常不起眼。

在宇宙中有太多比银河系还有巨大无数倍的星系。

今天，百探网的小编就为大家介绍几个人类目前可以观测到的最大的星系。

1、超新星1987A

1987A是由一位加拿大天文学家在大麦哲伦星云中发现于1987年的5等星，从发现以来这个地球最近的星系就在天文界中引起轰动，并且被定为20世纪最大额天体物理事件之一，它的亮度使我们可以在晴天的晚上用肉眼观测到这颗新星。

2、草帽星系

草帽星系是距离地球约为2930万光年，光度为8.7等，位于室女座内的星系，因外表形似一顶墨西哥草帽而得名。

星系的半径在42203光年左右，最早被NASA的斯皮策空间望远镜发现。

3、星系NGC 3370

这个利用哈勃太空望远镜在狮子座中观测到的螺旋星系，于1994年被发现身处这个星系中的一颗星球发生了爆炸，根据相关研究显示，这颗充满轮廓鲜明尘埃带的星系距离地球大约9800万光年，整体的分布类似于我们身处的银河系。

4、黑眼星系

黑眼星系是距地约1700万光年，位于后发座内的星系，在中间明亮的核心中有一条壮观的黑暗尘埃云带，它还被称为魔眼星系、睡美人星系，是可以让天文爱好者利用小型望远镜观测到的星系。

5、M81星系

M81是由梅西耶由哈勃和斯皮策太空望远镜在大熊星座北部方向发现的宏相漩涡星系，距离地球约在11.8百万光年左右，这个有着蓝色的璇臂、暗黑尘埃带和黄色星系核的星系大小类似于银河系，视星等6.94等，是天空中最明亮的星系之一。

6、双胞胎星系

双胞胎星系是位于玉夫座星系附近，由两个重叠的螺旋星系组成的星系，它的光亮度极高，它的光芒覆盖了周围大片的尘埃带，天文学家利用它的光芒发现了分布在周围的一些自身发光不足的星系。

7、哈氏天体

哈氏天体是由亚特·霍格于1950年发现在巨蛇座星系内的环星系，距离地球大约在6亿光年左右，在这个星系的外围环绕着一圈由蓝色恒星组成的环状物，中间由许多年龄大的红色恒星构成，根据中间的黑色缝隙可以发现更遥远的环星系。

8、涡状星系

涡状星系又被称为NGC 5194，是位于北天猎犬座，距离地球约为2300万光年的著名螺旋星系。

对于很多天文爱好者来说是可以用双筒望远镜发现的星系，这个星系与著名画家梵高的《星月夜》画作中有着惊人的相似之处。

9、棒旋星系

棒旋星系是以核心为中心点，星系内部的物质、气体和恒星围绕其进行非圆周运动的星系种类，现在人们观测到的大多螺旋星系都属于棒旋星系的一种，我们身处的银河系也属于棒旋星系的一种。

10、大螺旋星系

大螺旋星系是对于众多天文学家和天文爱好者来说，都是一个非常迷人的星系，数以万计的蓝色恒星围绕着核心做着旋涡状运动，并且分布在周围的无数明亮恒星均来自生产恒星的年轻星系。

通过这些星系，人们实在无法想象出宇宙到底有多么浩瀚，到底有多少天体存在。

在如此庞大的基数之下，存在其他类似于地球的生命星球，也并不是什么不可能的事情。

可惜的是，想要跨越这动辄数十万、数百万甚至数千万光年的距离，实在是过于艰难了。

量子信息+熵，能解释宇宙的演化吗

热力学第二定律，也许是物理里最根本的几条原理之一。

它说，一个系统的熵只会随时间增加，不会减少。

这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。

熵，说白了就是无序的程度：熵越低，结构越有序；熵越高，越散乱。

糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉，背后都是熵在增加。

人们相信，宇宙的演化也遵循这条定律。

宇宙早年处于低熵状态，一路演化到高熵。

可就在这个过程中，宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。

星系的熵很低，却是在一个高熵的环境里形成的。

这看起来像是在违反第二定律。

这个存在已久的矛盾，正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。

引力、熵与量子信息的交织，是比安科尼理论的视觉主题（图片来源：Physics World） 在爱因斯坦的广义相对论里，有个叫"度规"的数学对象，描述时空是怎么弯曲的；物质沿着这条弯曲走，就表现成了引力。

而在量子力学里，"算符"是对量子态做变换的数学工具。

比安科尼的关键一步，就是把这个"度规"当成量子算符来用，用量子化的方式描述时空的几何。

这样一来，会冒出两个"度规"：一个是"真实"的时空度规，一个是由物质和能量诱导出来的度规。

两者之间"差多少"，用量子信息论里的一个量来度量，叫量子相对熵。

正是这两个几何之间的量子相对熵，决定了时空怎么演化——换句话说，它给出的运动方程，就是引力。

在低曲率极限下，这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。

可一旦超出这个极限，方程就得被一个叫"G场"的对象修正。

G场生出一个暗能量项，而且是动态的。

暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西；在标准广义相对论里，它由静态的宇宙学常数驱动。

现在冒出一个动态的暗能量项，就有了被实验检验的机会。

比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）宇宙模型上。

这是广义相对论对宇宙行为的一级近似，假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。

膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质，或辐射。

宇宙膨胀时，体积变大，总熵也跟着变大。

但正因为体积涨得更快，单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。

总熵在涨，局部熵密度却在降，这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。

那这算不算违反第二定律？比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵：要把熵密度在整个时空区域上积分，而因为体积随时间变大，总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。

所以对辐射主导和物质主导的宇宙，总熵依然随时间增加，第二定律照样成立，尽管局部熵密度在下降。

比安科尼强调，GfE 理论还很年轻，需要实验来验证。

但这项工作揭示了它内在的热力学本质，为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述，也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。

引力，也许并不是什么神秘的基本力，而只是信息与熵的必然结果。

若真如此，宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命，答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。

来源：S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究：G. Bianconi, Physical Review D.

追踪13.4万亿个暗物质！百亿亿次超算用4天完成这场模拟

科技日报记者 刘霞 美国能源部阿贡国家实验室日前发布消息称，该机构科学家借助“极光”百亿亿次超级计算机，完成了迄今规模最大的两次宇宙学模拟。

每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。

这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀，并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。

左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图；右图外圈显示宇宙微波背景辐射，扇区分别展示视线速度（红/蓝）、物质密度（灰）和引力势（绿/蓝）。

图片来源： 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为，极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。

这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度，留下微小的密度差异；随后，引力把这些差异不断放大，最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。

然而，暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。

通过研究物质在宇宙中的分布，有望找到更多线索，探索宇宙最早期的秘密。

暗物质无法被望远镜直接看见，却凭借引力主导星系形成，并塑造更大尺度的宇宙结构。

在模拟中，暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”，团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。

标准宇宙暴胀模型预测，早期宇宙的密度涨落服从高斯分布，也就是最简单的一类随机模式。

科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差，即“原始非高斯性”。

一旦发现可测量的偏差，就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程，从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。

然而，这类信号极其微弱，还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积，统计不确定性难以完全消除。

因此，探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。

而如此规模的模拟对算力要求极高。

团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。

模拟及大部分数据分析约4天完成，目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。

这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目，包括美国能源部支持的暗能量光谱仪（DESI）和NASA的SPHEREx任务，两者目前均处于数据采集阶段。

模拟与前沿观测相互印证，将共同描绘出更为精细的宇宙图景，推动人类对宇宙起源与演化的探索。

来源：科技日报