我們在宇宙中的位置——從太陽系到本超星系團

一、星系團、星系群和本星系群

要介紹超星系團本超星系團,不先介紹一下星系團星系群似乎是不合適的。

星系團和星系群是大量星系由於彼此間的引力束縛而形成的一個宇宙中的大尺度結構,是比星系更高一級的結構。一個星系團或星系群包含有許多成員星系,其中每一個都可能與我們的銀河系體量相當。星系“團”和星系“群”的差別主要是習慣上的,並沒有物理意義上的本質差異。通常包含較多星系的稱為星系團,而包含較少星系的稱為星系群。

我們的銀河系所在的星系群叫做本星系群(Local Group)。本星系群包含的星系約有50個,其最重要的兩個成員是我們的銀河系和仙女星系(仙女星系也是旋渦星系,在各方面都和銀河系非常相似,以至於常常在介紹銀河系的結構時放一張仙女星系的圖片)。本星系群的質心就位於銀河系與仙女星系之間。本星系群的第三大成員是三角座星系,它有可能是仙女星系的衛星星系(也就是受仙女星系引力支配而繞其運轉的星系,我們的銀河系也有許多衛星星系,其中最著名的是在南半球可見的大小麥哲倫星系)。除了上述三大星系外,本星系群擁有的其他成員都較小。本星系群的成員分佈見下圖,圖中的比例尺是一百萬光年(1 million ly)。

我們在宇宙中的位置——從太陽系到本超星系團

上圖是本星系群的“地圖”。圖中黃色標註的是本星系群的三大星系:銀河系(Milky Way)、仙女星系(Andromeda Galaxy)、三角座星系(Triangulum)。藍綠色實線代表該星系位置在參考平面以上,藍綠色虛線則代表在參考平面以下,實線與虛線的長度代表到參考平面的距離。圖片作者:Richard Powell

二、超星系團和本超星系團

介紹完星系團和星系群以後,讓我們進入正題,開始瞭解超星系團本超星系團

超星系團是比星系群和星系團高一級的結構,它是大量星系團/星系群在彼此的引力束縛下形成的更大尺度的結構。超星系團與星系團/星系群的關係大體相當於星系團/星系群與星系的關係。

我們的本星系群所在的超星系團叫做本超星系團(Local Supercluster),它的總質量達到太陽質量的10^15倍。本超星系團大致由兩部分組成[1]:一個是包含了約三分之二明亮星系的盤面,一個是包含了約三分之一明亮星系的大致呈球形的暈。室女座星系團是本超星系團最重要的一個成員,位於盤面的明亮星系中有三分之一都屬於它。在本超星系團中,室女座星系團處於核心地位,距離其越遙遠的地方星系數量越少。相比之下,我們的本星系群位於本超星系團外圍的“郊區”地帶,包含的星系也少得可憐。因此,在不那麼以自我為中心的情況下,本超星系團也叫做

室女座超星系團(Virgo Supercluster)

本超星系團的重要成員還有獵犬座星系團、天爐座星系團、波江座星系團等等。本超星系團的成員分佈見下圖,圖中比例尺分別是一千萬光年(10 million ly)和五百萬光年(5 million ly)。

我們在宇宙中的位置——從太陽系到本超星系團

這是本超星系團的“地圖”。圖中用黃色標出的重要星系團是室女座星系團(Virgo Cluster)、天爐座星系團(Fornax Cluster)、波江座星系團(Eridanus Cluster)。本星系群位於圖像中心(Local Group),但顯然處於本超星系團的邊緣地帶。建議比較本圖和上圖的比例尺。圖片作者:Richard Powell

我們在宇宙中的位置——從太陽系到本超星系團

本圖是本超星系團在本星系群附近的局部“地圖”,是上圖中心部分在平面上的投影。圖中本星系群(Local Group)位於中心。黃色標記的是我們附近的幾個星系群。藍綠色箭頭的指向是本超星系團的核心——室女星系團的方向。圖片作者:Richard Powell

三、巨洞和纖維

既然已經談及超星系團這樣的大尺度結構,我們不妨更近一步,討論一下目前已知的宇宙中最高一級的結構:巨洞和大尺度纖維狀結構。

根據許多天文觀測的結果(最著名的或許是斯隆數字化巡天),超星系團(以及沒有位於任何星系團中的零散的星系)構成的纖維狀結構(有的被稱為宇宙長城)以及這些星系纖維圍成的巨大空洞一同構成了宇宙中最大尺度的結構。下圖展示了本超星系團附近的宇宙空間的纖維與巨洞的分佈,圖中比例尺是1億光年(100 million ly)。

我們在宇宙中的位置——從太陽系到本超星系團

本圖展示了我們“附近”的巨洞和纖維。位於圖像中心的是本超星系團(即室女座超星系團,Virgo)。紅色字體標記的是巨洞(Void),藍綠色字體標記的是各個超星系團(Supercluster)。圖中白色代表纖維,黑色代表缺乏星系分佈的巨洞。圖片作者:Richard Powell

四、對宇宙各級結構的總結

我們已經瞭解了星系團/星系群、超星系團、巨洞和纖維這三級結構。現在可以總結一下宇宙中的各級結構,由小到大,它們分別為:

1.行星系統(Planetary System),我們的地球所在的行星系統與系統繞轉的太陽合稱為太陽系。

2.星系(Galaxy),我們的太陽系所在的星系稱為銀河系。

3.星系團/星系群(Galaxy Cluster/Galaxy Group),我們的銀河系所在的星系團/星系群稱為本星系群。

4.超星系團(Supercluster),我們的本星系群所在的超星系團稱為本超星系團或室女座超星系團。

5.巨洞(Void)和纖維(Galaxy Filaments)

參考

  1. ^Tully, R. B. The Local Supercluster. Astrophysical Journal. 15 Jun 1982, 257 (1): 389–422. doi:10.1086/159999.


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