How big is 车轮星系?

车轮星系是玉夫座内一个环状星系，距地球大约 4 亿至 5 亿光年。光年是光在一年内传播的距离，约合 9.46 万亿千米。这个星系由年轻恒星构成的外环，最宽处直径约为 14 万至 15 万光年，约为银河系星系盘宽度的 1.5 倍。这个环是在一个较小的星系撞穿车轮星系后形成的。

大小

车轮星系有两个环：一个环绕核心的明亮内环，以及一个宽度约为内环 4 倍、色彩斑斓的外环。外环并非正圆形。2020 年的一项研究将其描述为一个椭圆，长约 15 万光年，宽约 11 万光年，中心偏离星系核心约 2.1 万光年。

从地球上看，外环的直径仅约 72 角秒，约为满月宽度的二十六分之一。1 角秒是 1 度的 3600 分之一。要把这个角度换算成实际大小，需要知道星系的距离，天文学家根据宇宙膨胀将它带离地球的速度推算出这一距离。2020 年和 2023 年的研究采用了略有不同的距离，分别得出外环宽度约为 15 万光年和 14.4 万光年。

大小比较

• 外环的宽度约为银河系星系盘（直径约 10 万光年）的 1.5 倍。
• 风车星系是本站中下一个更大的物体，其宽度约为车轮星系外环的 1.2 倍。
• 如果把外环缩小到一个篮球（24 厘米）那么大，银河系的星系盘就会约有 16 厘米大小。
• 按此比例，内环的直径约为 6 厘米。

环是如何形成的

车轮星系很可能曾是一个像银河系那样的普通旋涡星系。后来，一个较小的星系高速穿过了它。这次碰撞使两个环从中心向外扩散，就像石子投入池塘后泛起的涟漪。这类环状星系比旋涡星系少见。

外环已经膨胀了约 4.4 亿年。它在扩张过程中不断冲入周围的气体，引发新恒星的诞生。2020 年的一项研究在车轮星系中心发现了一条在碰撞中幸存下来的恒星棒，这表明该星系在碰撞发生前就已经拥有这条棒状结构。

环中的恒星与 X 射线

2024 年的一项研究发现，外环中的恒星大多形成于最近 4 亿年内。其中有数百万颗明亮的年轻恒星。质量最大的一批恒星会以超新星爆发的方式终结生命——超新星爆发标志着大质量恒星的死亡——并留下黑洞和中子星，这些都是恒星坍缩后残留的核心。其中一些会从伴星那里吸积物质，并在 X 射线波段明亮地发光。

车轮星系拥有异常多的此类 X 射线源，这是因为它的环中形成了大量大质量恒星。詹姆斯·韦布空间望远镜拍摄的红外图像还显示出一些区域，富含硅酸盐尘埃（与地球上大部分尘埃相似）和碳氢化合物（由氢和碳组成的化合物）。这些区域在两个环之间形成了辐条状结构。

参考资料

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• Cartwheel Galaxy: Astronomers Do Flips Over Cartwheel Galaxy. NASA Chandra X-ray Center, 2006.
• Discovery of a near-infrared bar and a pseudobulge in the collisional ring galaxy Cartwheel. Barway et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2020.
• Star formation history of the post-collisional Cartwheel galaxy using Astrosat/UVIT FUV images. Mayya et al., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2023.
• Understanding the unusual life of the Cartwheel galaxy using stellar populations. Ditrani et al., Astronomy & Astrophysics, 2024.
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• The Carnegie-Chicago Hubble Program. VII. The Distance to M101 via the Optical Tip of the Red Giant Branch Method. Beaton et al., The Astrophysical Journal, 2019.
• Moon Fact Sheet. NASA, 2024.
• Measuring the Universe. International Astronomical Union.
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