宇宙中最大的比银河系还大的行星或者恒星,宇宙中有多少比银河系大的星系

地球之所以能够像现在这样充满生机，完全是因为太阳在不断地向地球提供能量，毫不夸张地讲，如果没有太阳的话，地球将很快转变成一颗冰冷死寂的星球。

尽管太阳对我们人类至关重要，但在银河系中，它却显得微不足道。

银河系是一个拥有1000-4000亿颗恒星的棒旋星系，其直径大约为10万光年，太阳则是位于银河系“猎户座旋臂”边缘位置的一颗普通的恒星。

对于我们人类而言，银河系庞大得令人发指，即使是离太阳最近的恒星，我们也没有办法飞到那里去。

然而在浩瀚的宇宙中，银河系也只不过是沧海一粟而已，观测数据显示，在可观测宇宙中存在着上万亿个星系，而银河系的大小在众多的星系中只能算是“中等偏下”的水平。

实际上，银河系的“邻居”——仙女座星系就要比银河系大很多。

仙女座星系距离我们约有254万光年，其直径约为22万光年，在观测条件良好的情况下，我们在地球上仅凭肉眼就可以看到它。

当然了，仙女座星系在宇宙中也算不上大，一般来讲，宇宙中的星系可分为小型的矮星系、中等大小的旋涡星系以及大型的椭圆星系，而仙女座星系和银河系都是属于旋涡星系。

也就是说，真正称得上巨大的星系，其实是宇宙中的那些椭圆星系，例如距离我们5000多万光年的“M87”星系，其直径就达到了大约50万光年。

目前已知的宇宙中最大星系是“IC 1101”星系，该星系同样也是椭圆星系，它位于室女座，距离我们大约有10.45亿光年，早在1790年，天文学家威廉·赫歇尔就发现了这个星系，不过当时的人们认为这应该是一片星云。

到了1932年，天文学家埃德温·哈勃才确认了“IC 1101”其实是一个星系，但他也没有意识到这个星系的巨大。

直到1991年，科学家才首次测量出“IC 1101”星系的大小，而测量结果是，这个星系的居然直径高达600万光年。

上图为“IC 1101”星系与银河系、仙女座星系以及“M87”星系的大致比例，可以看到，与它相比，银河系渺小得可怜。

需要指出的是，由于“IC 1101”星系与我们的距离太过遥远，因此它的实际大小至今仍然存在着一些争议，但即使是按照最低的估算值来看，这个星系的直径也在200万光年以上，它仍然是目前已知的宇宙中的最大星系。

根据测算，“IC 1101”星系至少拥有100万亿颗恒星，其数量远远地超过了银河系，除此之外，该星系的中心位置还存在着一个非常明亮的射电源，科学家据此推测，“IC 1101”星系的中心有一个超级黑洞，其质量至少是太阳质量的400亿倍，最高可达1000亿倍。

相比之下，银河系中心的黑洞质量只有太阳质量的400多万倍，与之相差了好几个数量级，同样渺小得可怜。

人类对宇宙的了解并不是想象中的那么多，对于这种巨大星系的形成过程，科学家也只能提出一些假设，就目前来看，一个合理的解释就是，“IC 1101”星系位于星系密集的区域，它的“一生”中大部分时间都在与其它的星系发生碰撞与合并，而它庞大的体积正是来自于此。

其实星系的合并在宇宙中是比较常见的现象，比如说我们所处银河系就是一个典型的例子，观测数据表明，银河系和仙女座星系一直在互相靠近，从两者目前的运动状态来看，在大约40亿之后，它们就会发生碰撞。

计算机模型显示，在碰撞过程中，银河系和仙女座星系会多次穿过彼此，最终在引力的作用合并成一个巨大的椭圆星系，当然了，这个“新生星系”的体积仍然要比“IC 1101”星系小得多。

时至今日，“IC 1101”星系已经将其周围的星系吞噬殆尽，而它也演化成了一个“死气沉沉”的星系。

根据科学家的观测，“IC 1101”星系中的恒星大多数都非常古老，并且缺乏形成新恒星的气体和尘埃等物质，相信随着时间的推移，这个目前已知的宇宙中最大的星系将会逐渐变得黯淡，直到在人类的视野中消失（如果那时地球上还有人类的话）。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

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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