How big is 风车星系?

风车星系又称梅西耶 101 或 M101，是大熊座内的一个大型旋涡星系。它由恒星、尘埃和气体构成的星盘直径约为 17 万–19 万光年——光年是光在一年内传播的距离，约合 9.46 万亿千米。这个星系距离地球约 2100 万光年。

大小

M101 几乎正对地球，因此它的整个星盘和所有旋臂都清晰可见。根据哈勃太空望远镜 2006 年发布的一张精细影像，NASA 给出的宽度为 17 万光年。

星系没有明确的边界，因此天文学家通常测量星系光芒减弱到某一固定暗淡程度时的宽度。按照这一标准，《明亮星系第三参考星表》给出 M101 的宽度约为 29 角分，接近满月的视直径。一角分是一度的六十分之一。要把这个角度换算成实际宽度，还需要知道星系的距离。

2019 年的一项研究测量了 M101 外围最亮的老年红巨星，测得该星系距离约为 652 万秒差距——秒差距约合 3.26 光年。这相当于约 2100 万光年，据此换算出的星表宽度约为 18 万光年。利用造父变星（一种脉动变星）测量得到的距离略大，约为 2200 万光年，对应宽度接近 19 万光年。NASA 网站上使用的是更早的 2500 万光年这一距离数据。

大小比较

• M101 的宽度几乎是银河系银盘的两倍，银河系银盘的直径约为 10 万光年。
• 如果把银河系的银盘缩小到一个篮球那么大（24 厘米宽），M101 的宽度约为 43 厘米，距离约 51 米。
• 以相同的暗淡程度测量，M101 的宽度约是本站中另一个巨型星系——室女座 A 星系的 1.3 倍。
• 用同样的方法测量，M101 的宽度也约是仙女座星系明亮星盘的 1.3 倍；仙女座星系是离银河系最近的大星系。

恒星与恒星诞生

天文学家估计，M101 中至少有 1 万亿颗恒星，其中约 1000 亿颗在温度和寿命上可能与太阳相近。旋臂上散布着大片星云，气体云中不断有新恒星诞生。炙热年轻的蓝色恒星星团勾勒出旋臂的轮廓。

M101 的星盘非常薄，哈勃望远镜甚至能透过它看到更遥远的星系。1781 年，天文学家夏尔·梅西耶的同事皮埃尔·梅香发现了 M101。用小型望远镜就能观测到它。

风车星系中的超新星

天文学家已经在 M101 中记录到多次超新星（恒星爆炸）。其中之一 SN 2011fe，截至 2024 年，是近期观测到的、距离最近的一次 Ia 型超新星。这类超新星具有已知的峰值亮度，因此天文学家用它来测量遥远星系的距离，以及宇宙膨胀的速度。

2023 年 5 月 19 日，板垣公一发现了另一颗超新星 SN 2023ixf。这是一次 II 型超新星爆发，即大质量恒星的爆炸，模型显示其前身星质量约为太阳的 15 倍。由于 M101 经常被拍摄，业余和专业天文学家后来在这颗超新星被报告之前拍摄的许多照片中都找到了它的踪迹。

参考资料

• Messier 101 (The Pinwheel Galaxy). NASA Hubble Space Telescope, Hubble's Messier Catalog.
• Hubble's Largest Galaxy Portrait Offers a New High-Definition View. NASA, 2006.
• Third Reference Catalogue of Bright Galaxies (RC3). de Vaucouleurs et al., Springer, 1991, via CDS VizieR.
• 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.
• SN 2023ixf in the Pinwheel Galaxy M101: From Shock Breakout to the Nebular Phase. Zheng et al., The Astrophysical Journal, 2025.
• The Mira Distance to M101 and a 4% Measurement of H0. Huang et al., The Astrophysical Journal, 2024.
• Our Milky Way Galaxy: How Big is Space?. NASA, 2019.
• Astronomers Capture First Image of a Black Hole. European Southern Observatory, 2019.
• A Sub-2% Distance to M31 from Photometrically Homogeneous Near-infrared Cepheid Period-Luminosity Relations Measured with the Hubble Space Telescope. Li et al., The Astrophysical Journal, 2021.
• Moon Fact Sheet. NASA, 2024.
• Measuring the Universe. International Astronomical Union.
• Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.