我们在宇宙中的位置——从太阳系到本超星系团頭條網

2021-04-04 01:16:22 佚名

一、星系团、星系群和本星系群

要介绍超星系团和本超星系团，不先介绍一下星系团和星系群似乎是不合适的。

星系团和星系群是大量星系由于彼此间的引力束缚而形成的一个宇宙中的大尺度结构，是比星系更高一级的结构。一个星系团或星系群包含有许多成员星系，其中每一个都可能与我们的银河系体量相当。星系“团”和星系“群”的差别主要是习惯上的，并没有物理意义上的本质差异。通常包含较多星系的称为星系团，而包含较少星系的称为星系群。

我们的银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约有50个，其最重要的两个成员是我们的银河系和仙女星系（仙女星系也是旋涡星系，在各方面都和银河系非常相似，以至于常常在介绍银河系的结构时放一张仙女星系的图片）。本星系群的质心就位于银河系与仙女星系之间。本星系群的第三大成员是三角座星系，它有可能是仙女星系的卫星星系（也就是受仙女星系引力支配而绕其运转的星系，我们的银河系也有许多卫星星系，其中最著名的是在南半球可见的大小麦哲伦星系）。除了上述三大星系外，本星系群拥有的其他成员都较小。本星系群的成员分布见下图，图中的比例尺是一百万光年（1 million ly）。

上图是本星系群的“地图”。图中黄色标注的是本星系群的三大星系：银河系（Milky Way）、仙女星系（Andromeda Galaxy)、三角座星系（Triangulum)。蓝绿色实线代表该星系位置在参考平面以上，蓝绿色虚线则代表在参考平面以下，实线与虚线的长度代表到参考平面的距离。图片作者：Richard Powell

二、超星系团和本超星系团

介绍完星系团和星系群以后，让我们进入正题，开始了解超星系团和本超星系团。

超星系团是比星系群和星系团高一级的结构，它是大量星系团/星系群在彼此的引力束缚下形成的更大尺度的结构。超星系团与星系团/星系群的关系大体相当于星系团/星系群与星系的关系。

我们的本星系群所在的超星系团叫做本超星系团（Local Supercluster），它的总质量达到太阳质量的10^15倍。本超星系团大致由两部分组成[1]：一个是包含了约三分之二明亮星系的盘面，一个是包含了约三分之一明亮星系的大致呈球形的晕。室女座星系团是本超星系团最重要的一个成员，位于盘面的明亮星系中有三分之一都属于它。在本超星系团中，室女座星系团处于核心地位，距离其越遥远的地方星系数量越少。相比之下，我们的本星系群位于本超星系团外围的“郊区”地带，包含的星系也少得可怜。因此，在不那么以自我为中心的情况下，本超星系团也叫做

室女座超星系团（Virgo Supercluster）。

本超星系团的重要成员还有猎犬座星系团、天炉座星系团、波江座星系团等等。本超星系团的成员分布见下图，图中比例尺分别是一千万光年（10 million ly）和五百万光年（5 million ly）。

这是本超星系团的“地图”。图中用黄色标出的重要星系团是室女座星系团（Virgo Cluster）、天炉座星系团（Fornax Cluster）、波江座星系团（Eridanus Cluster）。本星系群位于图像中心（Local Group），但显然处于本超星系团的边缘地带。建议比较本图和上图的比例尺。图片作者：Richard Powell

本图是本超星系团在本星系群附近的局部“地图”，是上图中心部分在平面上的投影。图中本星系群（Local Group）位于中心。黄色标记的是我们附近的几个星系群。蓝绿色箭头的指向是本超星系团的核心——室女星系团的方向。图片作者：Richard Powell

三、巨洞和纤维

既然已经谈及超星系团这样的大尺度结构，我们不妨更近一步，讨论一下目前已知的宇宙中最高一级的结构：巨洞和大尺度纤维状结构。

根据许多天文观测的结果（最著名的或许是斯隆数字化巡天），超星系团（以及没有位于任何星系团中的零散的星系）构成的纤维状结构（有的被称为宇宙长城）以及这些星系纤维围成的巨大空洞一同构成了宇宙中最大尺度的结构。下图展示了本超星系团附近的宇宙空间的纤维与巨洞的分布，图中比例尺是1亿光年（100 million ly）。