宇宙中的星系
宇宙的龐大總令人心生畏懼,每當人類思考自身在宇宙中所處的位置時,常常會發現其自身的渺小。
無論人類文明歷史有多悠久,科技革新有多厲害,所有一切放在宇宙中都不值一提。
因為 它超越了我們所有的認知,時間和空間在這里彷佛不存在,物質和欲望在這里也變得虛無起來。
人類在今天借助自己的科技和學識窺探著宇宙的奧秘,盡管我們的壽命十分有限,但在仍不妨礙我們進一步去觀察。
距離地球約 6000 萬光年一個星系
我們身處的 銀河系作為眾多星系中的一個。
它由恒星、恒星殘骸、星際氣體、塵埃和暗物質組成,在引力的作用下, 眾多物質連接成一體。
而銀河系自己也并不孤獨,在它周圍,還有仙女座、大麥哲倫星云、小麥哲倫星云和三角座星系。
為何人類總是迫切地研究著星系中的一切?
因為這對于我們了解整個宇宙和星系的發展至關重要,科學家可以 借助引力分析和輻射測量來推演宇宙變化的過程,以及可能的未來。
很多時候我們從太空望遠鏡的圖像中可以看到,浩瀚壯觀的星系和星云靜靜地停靠在宇宙的任意位置。
不過它們并不是靜止的, 即使是星系,它們之間也會進行互動,就像太陽系中的其他天體一般。
星系融合可能會是這樣
星系之間的相互作用來自早期宇宙形成后,大爆炸帶來的微小的量子漲落的結果。
星系的演化和發展離不開初期的運動作用,當然最主要的還是星系之間的潮汐相互作用。
星系之間的活動會帶來星系的改變,一些未遂事故可能會導致它們翹曲變形,并導致一些氣體和塵埃的交換。
當兩個星系直接穿過彼此,并有足夠的相對動量不會合并時就會出現碰撞。
哈勃分類出的星系
但 相互作用星系內的恒星通常不會發生碰撞,兩種形式中的 氣體和塵埃會互相作用。
有時恒星便是在這種作用下產生,星系內的恒星系統彼此間的距離比我們想象的更加遙遠。
對于星系來講,融合后便會再一次改變自身的形狀。
層層包裹的星系
星系的演化在宇宙中通常是以億年為單位,時間跨度非常漫長。
而在更大的結構尺度中, 比星系更壯觀的星系團和超星系團則顯得更加光怪陸離。
離開銀河系,便是 本地星系群,這里大約有50個星系,最大的是 仙女座,其次便是我們的銀河系。
本地星系群中的星系橫跨了直徑約 1000萬光年的區域,但這仍不是我們的全部。
仙女座星系
室女座超星系團,它是在 本地星系之上更大的一個宇宙結構。
其本身包含室女座星系團和本星系群的星系,科學家推測里面至少有100個星系群和星團位于其1.1億光年的直徑內。
這是可觀測宇宙中約1000萬個超星系團之一,并且位于 雙魚座-鯨魚座超星系團復合體中,屬于 星系細絲的一部分。
當我們看向這里時,銀河系顯得是如此渺小,其內部的結構和空間的跨度超越了時間本身,時間在這里顯得毫無意義。
拉尼亞凱亞超星系團及其組成星系團地圖
而這仍不是宇宙所有,在 室女座之上, 拉尼亞凱亞超星系團才是這一切的所有者。
拉尼亞凱亞,在夏威夷語中意為「 開闊的天空」。
它的發現來自夏威夷大學的 理查德·布倫特·塔利,以及里昂大學和希伯來大學等眾多天文研究所。
拉尼亞凱亞超星系團包含大約 100000個星系,延伸超過 5.2億光年,其 大小為銀河系的100000倍,并由 四個部分組成。
除了室女座超星系團,還有 九頭蛇-半人馬超星系團、孔雀-印度河超星系團和南部超星系團。
拉尼亞凱亞的可視化圖像
過去幾十年里,科學家一直在 研究宇宙的引力結構,天文學家認為,我們所在的銀河系應該位于本地超星系團的邊緣。
它是一個 以室女座星系團為中心,寬約1億光年的結構內。
早期由 斯隆數字巡天的觀測結果顯示,天文學家在宇宙中看到了更大的結構,規模達到數億光年。
通過星系在宇宙紅移的計算中, 科學家能夠計算出它們的3D模型。
斯隆巡天觀察到的星系
在 最大的尺度中,宇宙看起來就像是一個龐大的網絡,恒星連接星系,星系與星系群聚集。
許多結合在一起的群體會形成星系團,而星系團發生合并會形成更大的星系團。
如今能夠觀察到的最[[[[大尺度]]]]正是 超星系團,夏威夷大學的科學家們采取了不同的方法來了解它們。
比如星系的特殊速度,這是 星系因自身的引力而產生的運動。
宇宙網的增長和宇宙中的[[[[大尺度]]]]結構
在這一運動中,星系彼此遠離,銀河系包括其他大量星系正朝著宇宙中的 巨引源移動。
它位于1.6億光年外的半人馬座、諾瑪和九頭蛇星團附近的密集區域。
宇宙之下
科學家為了了解超星系團之間的位置,塔利教授帶領的團隊繪制了星系的運動圖,以此來推斷當地宇宙的引力景觀,并重新繪制了地圖。
銀河系所處的位置
要想計算這段內容,該團隊使用了一個 數據庫-2(宇宙流-2),它是由 8000多個星系的距離和 特殊速度的匯編。
數值方面主要來自于 螺旋的光度-線寬相關性、 塔利-費舍爾關系(螺旋星系的質量或固有光度與其漸進旋轉速度,或發射線寬度之間的經驗關系)等。
利用這些數據在減去宇宙膨脹的平均速度后,科學家們得到了相關結果。
這種方法優于僅僅繪制物質位置的地圖,因為它可以讓科學家繪制出宇宙未知區域的地圖。
從觀測方式來看,它依賴于星系的影響,而不是直接觀測。
另外,星系的運動反映了所有物質的分布。
在不考慮宇宙膨脹的情況下,夏威夷的科學團隊顯示了在其它區域的重力影響下 蠕動的流線。
基于這種運動,塔利帶領的團隊將超星系團的邊緣定義為這些流線發散的邊界。
在這條線的一側,星系流向引力中心,然后越過它流向另一個。
整個過程看起來就像分水嶺上的分水線流向高地的左側,或者是右側。
相關分析還揭示了超星系團的其他結構,其中包括 英仙座-雙魚座的獨立超星系團,以及一個名為「 夏普利」的遙遠集中點。
它的位置大約在6.5億光年外,而拉尼亞凱亞正在向這里移動。
拉尼亞的結構分析來自現有的數據,愛沙尼亞塔爾圖天文台的科學家認為:
未來隨著拉尼亞凱亞的進一步觀察,它可能會發生變化,如今拉尼亞凱亞的確切邊界并沒有那麼明確。
此處顯示的已識別星系,由白點圈出
由于 特殊速度計算所依賴的測量距離在3億光年外十分罕見,所以科學家很難弄清楚那里發生了什麼。
而塔利則說了一句很有趣的話:
「如今拉尼亞凱亞正向夏普利走去,我們的超星系團可能只是大象的軀干。」
目前塔利帶領的團隊基于拉尼亞凱亞的研究劃分出了一個「 當地區域引力盆地」,而它是否屬于更大物體的附屬物,還需要精確的測量數據,這個距離是當前數據目錄里的3倍。
如今我們回顧整個星系及星系團在宇宙中的結構, 像拉尼亞凱亞這樣的[[[[大尺度]]]]結構讓人感到害怕也就不足為奇了。
所有的星系都是 引力活動的產物,宇宙膨脹后帶來的變化在60億年前就已經結束。
如今, 暗能量才是整個宇宙的主導。
根據宇宙膨脹理論,引力還沒有完全束縛整個宇宙的發展。
在未來,星系之間會因大膨脹變得越來越稀疏,銀河系所處的星團也不會與處女座星團合并,宇宙細絲結構會顯得更加空洞。
更[[[[大尺度]]]]結構中包含拉尼亞凱亞
而過去的活動正是今天的存在,今天的變化已經是未來的表現。
此后的數十億年中,彼此散布得更遠,最終「消失」在宇宙中,這也注定是宇宙大膨脹帶來的 撕裂結局。