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身边的星系大集团

 李兵图书馆德州 2022-09-17 发表于山东

身在其中的超星系团

我们的银河系,以及附近的仙女座星系、三角座星系、大小麦哲伦星云,再加上周围几十个更小的星系,它们一起构成了一个星系小家庭,即本星系群。本星系群的直径只有约1000万光年,成员内彼此间由于引力作用会发生撕扯或碰撞。例如,银河系曾撕裂很多矮星系,留下的残余分布在银河系的外围。此外,银河系和仙女座会在十几亿年之后碰撞到一起。

如果我们能跳上一艘宇宙飞船飞出我们银河系所在的本星系群,游览我们周围的宇宙风光,那么我们还能遇到很多类似的星系群。我们的本星系群和附近其他的星系群都会绕着一个位于室女座的引力中心运动,它们一起组成了一个星系部落——室女座星系团。而我们银河系所在的本星系群,只是室女座星系团的外围成员。

当我们的宇宙飞船在更远的地方飞行时,我们会发现附近至少有100个星系团聚集都在直径1.1亿光年的空间内。这些星系团一起组成了巨大的星系集团,即室女座超星系团,也被称为本超星系团。

更大的超星系团

但室女座超星系团只是一个很小的超星系团,宇宙中还有很多更大的超星系团。事实上,一些天文学家甚至认为,室女座超星系团不够资格被当作一个超星系团。

到了2014年,法国里昂大学的天文学家海伦·库尔图瓦和她的同事发现,室女座超星系团其实属于一个更大的超星系团的一部分。这个超星系团叫做拉尼亚凯亚超星系团。

为了得出这个结论,这些天文学家详细地分析了每个星系的运动情况。他们将8000多个星系的运动情况分析完之后,发现所有的星系都朝着一个地方移动,大致位于南三角座和矩尺座那里。这就是拉尼亚凯亚超星系团的中心区域。库尔图瓦把它比作为一个山谷,星系等物质会像河流一样流向那里。整个超星系团由大约300到500个星系团和星系群组成,包含约10万个星系,范围达5.2亿光年。它包含了三个部分,而这三个部分先前被认为是各自分离的超星系团,它们分别是室女座超星系团、长蛇-半人马座超星系团、孔雀-印地安超星系团。

现在理一理我们在宇宙中的位置:太阳系→银河系→本星系群→室女座星系团→室女座超星系团(也被称为本超星系团)→拉尼亚凯亚超星系团→……

身边的老朋友

我们现在就在拉尼亚凯亚超星系团这一级别介绍一下别的超星系团。

在拉尼亚凯亚超星系团的附近,还存在一个天文学家熟知的老朋友,叫做夏普力超星系团。

早在20世纪30年代,天文学家就发现了它。该超星系团以其发现者、美国天文学家哈罗·夏普力命名,它位于半人马座的方向上,距离地球约6亿光年,包含近8万个星系,跨度超过1.2亿光年,而且有一个极为密集的核心。事实上,夏普力超星系团是我们所发现的最为密集的超星系团之一。

最近的发现显示,随着时间的推移,夏普力超星系团内部的引力作用似乎已经减缓了,内部星系团和星系群的位置都已经稳定下来。这种稳定性表明它是一个十分古老的超级星团,经历很长时间的演化后最终达到了引力的平衡。

被星盘挡住的秘密

夏普力超星系团和拉尼亚凯亚超星系团的中心部分,大致位于天空的同一个方向,而银河系就朝着那个方向运动着。但是,把这两个超星系团都考虑进去的话,也不能完全解释银河系的运动情况。南非开普敦大学的天体物理学家芮妮·科兰-高特维格认为,我们周围还隐藏着另一个规模较大的超星系团。在1994年,她就发现位于在长蛇座和船帆座附近的天空中,似乎有很多个星系离我们的距离都大致相同。这个发现暗示,那里可能存在着一个巨大的天体系统,也许是一个超星系团。

但想要进一步了解它并不容易。因为,她所发现的这些星系大都位于“隐匿带”中。那什么是隐匿带呢?就是被银河系遮住的地方。我们看太空,有一条银河,那就是银河系的盘面,盘面里有许多的尘埃和恒星,它阻碍了我们对天空中大约20%区域的观测。这个被银河系挡住的天空区域就被称为隐匿带。

在可见光波段上,你看不见隐匿带中的任何东西。你需要在红外线和无线电波段上进行观测,因为在这些波段下,可以检测到一些透过银河系盘面的星光。尤其是在无线电波段上,银河系盘面几乎变为了一条细线。但即使这样,你还得想办法在观测结果中去除尘埃影响,并把属于银河系中的恒星发出的光移除出去。这需要大量的工作,需要大量的时间。所以,长久以来,研究星系的天文学家都刻意避开这一区域。

一个新的星系大集团

但芮妮却知难而上,在接下来的几十年里,她和她的同事分析了澳洲天文台在1997年至2002年观测到的红移数据,并用南非大望远镜(SALT)对隐匿带进行了长期的观察。他们发现,有数千个星系离我们的距离都大致相同。最终,芮妮和她的同事在2016年宣布,这几千个星系都属于一个巨大的超星系团。他们把这个位于隐匿带后面的超星系团命名为“船帆座超星系团”。它离地球大约有8.7亿光年远,覆盖范围大约有3.75亿光年。

他们所观测到的船帆座超星系团,中间的那一部分被银河系盘面最为稠密的地方挡住了。如果其背后有着一个星系密集的区域,那么该超星系团的质量可能与夏普力超星系团一样重。要想观测到那里究竟有多少星系,是十分困难的。这些天文学家计划利用有着更高灵敏度的望远镜来继续观测。他们还开始与法国里昂大学的库尔图瓦的团队合作,来研究这些星系的运动情况。

这么看来,我们周围有着三大超星系团:拉尼亚凯亚超星系团、夏普力超星系团和船帆座超星系团。但就目前来说,我们并没有完全了解我们周围的宇宙结构。许多天文学家认为,周围还隐藏着一两个超星系团,也是有可能的。在2016年,一些天文学家已开始一个叫做“宇宙流”项目,来去观测全天星系的运动情况。现在已经观测了近2万个星系。借助这些数据,天文学家们有机会观测到更多的宇宙大尺度结构。

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