星系的边界究竟在哪？
导语：定义并确定天体系统的边界，通常是天文学中一项具有挑战性的工作。就我们的太阳系而言，如果按照主要的行星系统划分，看上去像是随着冥王星的降级，海王星的轨道会变得边缘。但实际上，海王星以外有彗星和小行星等天体。
01彗星来源以及星系周围的物质
1、彗星的主要来源
和其他恒星一样，太阳是由被称为“奥尔特云”的太阳系外围残留星云组成的气体云。一颗名为KuiperBelt的尘埃盘，位于太阳系主行星与奥尔特云交界处，是太阳系中彗星的主要来源。
在记者招待会上，美国国家航空航天局宣布，一号和二号探测器从日球层(Heliopause)飞向星际空间。而如果你将柯伊伯带或奥尔特云定义为太阳系的边缘，旅行者们就离我们太阳系的目标还很遥远。定义太阳系的边界，还是如此地不确定且充满挑战，那么如何定义宇宙中不同形态和大小的星系的边界？
2、星系周围的暗物质晕
研究者们认为，星系被一团看不见的“暗物质晕”包裹着，它跨越了巨大的空间范围。举例来说，银河系外围的暗物质晕可以延伸到星系盘规模的十倍(银盘直径约100,000光年)。
这一暗晕里有很多天体，如恒星、星团和卫星星系。一般来说，星系边界是指包含这些物体的适当距离。但我们无法直接观察到暗物质，对暗物质的这种模糊边界的定义往往相当模糊，需要依靠理论模型。
02宇宙结构形成和边界
1、宇宙结构形成
关于宇宙结构形成的传统理论认为，暗物质晕的位置半径可以定义为宇宙的临界密度或物质密度一定的距离。位元半径表示在平衡状态下暗晕的大小，这种暗晕倾向于持续增长，其结构可连续延伸到到位力范围之外。
近年来的科学研究将暗晕中的物体环绕一周后，可返回的最远距离被定义为用来描述在增长过程中暗晕的引力范围。也有研究指出，暗晕形成所谓的“挖界”，在吸收周围物质的同时，可作为其生长边界的自然定义。
因为暗物质的引力是决定恒星、气体和卫星星系分布的关键因素，因此可以通过观测间接地限制不同的暗晕边界。由于对可见光波段的暗物质进行直接观测是困难的，所以对那些位于暗晕中心的星系来说，发光的星体的边界在哪里？
2、银河系的可见光分界线
第一，我们将观察下同一星系在细节和天体观测方面的变化，以及影像分辨率的变化。
银河系含有椭圆星系和涡旋星系。在二十世纪美国阿帕奇天文台2.5米望远镜拍摄的斯隆数字化巡天的图像，图像上面的恒星来自位于智利萨拉托洛洛天文台4米望远镜上的TheDarkEnergyCameraLegacy巡天巡天(DECaLS)；
随着曝光的深度和分辨率由下到上依次增加，星系的结构越来越清晰，星系的尺寸也越来越大。原来难以观测的、在短曝光时间下难以观测的、难以观测的外围星系，随着曝光时间的延长，这种结构更容易出现。
实际上，银河系外围存在着一颗分散的恒星表面，亮度很低，使得恒星晕延展。若不考虑天光背景污染、大气和仪器散射等因素，随着曝光深度的增加，低面亮度结构的数量会越来越多，而星系的尺寸也将随之增大。我们也能清楚地观察到许多近邻星系周围的小星系，其中有些结构甚至是借助小型望远镜拍摄的。
03星系的背景，星流和幸运的形成
1、星系的背景介绍
但对于那些距离较远的星系，以及距离中心较大的星系来说，它们的背景比天光背景要小得多。只有当天光背景误差和其他与地球大气或仪器有关的误差被精确扣除之后，星系边缘的晕信号才能正确显示。
所以，即使用可见光波段的恒星物质来确定星系的边界，也是一项艰巨的任务。为了提高信噪比，天文学家们可以得到在红移0.1到0.5(相当于400-1,900兆秒差距)的星系周围，延展到几百千秒甚至上百万秒的距离(1秒)之间的距离(1秒)。
2、星流和幸运的形成
在宇宙中漂泊的大量气体，经过特殊的压力不断凝聚，在潮汐作用的引力下，汇聚成一条河流，我们将其称之为星流，这一类宇宙物质最为危险，随着时间的推移，这些相互联系的星流会越来越分散，形成了星系外围的星晕。最终，这些卫星星系和星流将成为中心暗物质晕的一部分。
因为人类的寿命是有限的，所以我们无法直接观察到这些星流和星晕的形成过程，而科学家们只能看到它们进化的一瞬间。
3、科学家的观测结果
即便如此，天文学家仍能根据当前的观测结果推测星系过去的形成与演化历史。例如，天文学家使用Gaia卫星观测银河系中的恒星，发现了在速度空间中一个矮星系的遗骸，这表明大约100亿年前，这个星系曾发生并合(见图7)。
40多年前发射的“旅行者号”现在离我们的家园约200亿公里，但它仍未完全离开太阳系。在广袤无垠的宇宙中，我们的地球只是一个微尘。假如有一天，人类可以飞出银河系，去探索宇宙的深处，就像科幻小说所描述的，那将是激动人心的未来。
结语：宇宙之大无奇不有，对于宇宙的探索我们地球只是进行了一小部分，原因就是宇宙实在是太大了，宇宙的浩瀚让我们所震惊，但是随着科学技术的进步，对于宇宙的研究越来越深，总有一天，我们会将宇宙神秘的面纱彻底揭开。