点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:太阳系外漫游③:星系与星系团 | 观天者说
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

太阳系外漫游③:星系与星系团 | 观天者说

来源:光明网2020-06-12 09:57

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  大家好,我是中科院国家天文台的郑捷。上一期大家领略了绚烂的星云,今天,让我带大家一起来看看银河系的外面有什么。

  另一种“星云”

  在几世纪以前,人类把夜空中弥漫的天体,都叫做星云,例如前面介绍过的蟹状星云、猎户星云等。十八世纪著名天文学家夏尔·梅西耶还编制了梅西耶天体表,里面包含了大量被称为“星云”的弥漫天体,其中就包括这个天体表中的第31号--M31,在长达几个世纪的时间里,都被认为是银河系内天体的仙女星系。后来的观测陆续发现M31具有恒星本质,而长时间的曝光使人们看见了它的螺旋结构。通过观测M31内的新星,天文学家更是发现之前大大低估了M31的距离,因此部分天文学家对M31是否为银河系内天体产生了怀疑。1920年,天文学家还因M31到底是河内还是河外天体进行了一次世纪大辩论。

  直到1925年,天文学家埃德温·哈勃从M31的照片中发现了一颗造父变星,故事才有了转折。通过造父变星的周光关系,使得M31的真实距离得以确认,原来M31不仅不是由气体尘埃组成的普通星云,而且是一个与银河系相似、包含千亿恒星的河外星系,与此同时,天文学家的眼光从银河系拓展到了整个宇宙。

太阳系外漫游③:星系与星系团 | 观天者说

图1 梅西耶天体“全家福”(拍摄:Michael Phillips)

  星系

  那么什么是星系呢?从字面意思来看就是恒星组成的系统。天文学上的定义是指在引力的作用下,由恒星和星际物质组成的运行系统。星系通常包含上千万到数万亿颗恒星,是构成宇宙的基本单位。天文学家一般根据星系的形状进行分类,最常见的是旋涡星系、椭圆星系和不规则星系,我们所在的银河系就是一个典型的旋涡星系,上面提到的仙女星系也是一个旋涡星系,仙女星系尽管并不是距离银河系最近的星系,但它是人类不使用望远镜,肉眼可见的最远天体。

  在宇宙中,有着形形色色的星系,目前通过大规模观测,人类已经发现了数以亿计的星系,最远可观测到的星系甚至远在百亿光年之外。

太阳系外漫游③:星系与星系团 | 观天者说

图2 距离我们约250万光年的仙女星系(拍摄:Adam Evans)

  星系群和星系团

  大家平时微信上,都有微信群,或三五好友组个群聊,或三五十同事组个工作群,同样,星系们也有群。

  前面提到,星系是在引力的作用下将恒星以及星际物质汇集在一起形成的,那么星系之间是否也存在引力束缚呢?答案是肯定的,尽管星系之间距离很远,但是超大的质量还是使得星系之间能够有“互动”。

  我们将由于引力作用而聚在一起的若干个星系,叫做星系群(Galaxy Group)。当然星系群的成员们并不会聊天说笑,他们只会默默地彼此吸引,相互影响对方的运动。

  我们的银河系也在这么一个星系群里,因为是咱们自己所在的地方,所以天文学家就简单直白地给它取名叫本星系群(Local Group)。这个小群由银河系、仙女星系、三角星系等巨头,以及一系列矮星系共同构成。大家耳熟能详却又难以在北半球亲见的大小麦哲伦星系也是这个群的成员。而这其中距离我们最近的,是4.2万光年外的大犬矮星系。

  除了本星系群,我们发现的大量其它星系也各自构成了一个个星系群,如图3中的摩羯座和巨蛇座星系群,这些星系群的成员彼此之间有着热烈的互动。有些星系群的成员甚至正在发生碰撞和并合,图4中的NGC4038和NGC4039就是正在并合的星系,它们同属于一个由5个星系构成的星系群。

太阳系外漫游③:星系与星系团 | 观天者说

图3:左:摩羯座HCG87星系群(摄影:Judy Schmidt);右:巨蛇座六重奏星系群(图片来源:HST/NASA/ESA)

太阳系外漫游③:星系与星系团 | 观天者说  

图4 并合中的NGC4038(上方星系)和NGC4039(下方星系),又叫做触须星系(图片来源:HST/NASA/ESA)

  日常沟通交流的微信群,有人数多少之分,星系群里的成员数当然也存在差异。我们一般把由50个以上的星系构成的星系集合,叫做星系团(Galaxy Cluster)。星系团是宇宙中由星系、热气体和暗物质组成的引力束缚系统, 它们的典型质量为 10¹⁴~10¹⁵倍太阳质量。它们的成分由暗物质主导(~80%),15%~17%为星系团内介质,剩下的只有极少部分 (3%~5%)的质量存在于成员星系中。根据目前的宇宙结构理论,宇宙中物质稠密的区域形成纤维状结构, 星系团就形成于这些纤维状结构的交汇处,因此,星系团是宇宙大尺度结构中密度相对比较高的节点。国家天文台的科学家从国际公开发布的天文数据中证认了近18万个星系团,这是目前世界上最大的星系团样本。

太阳系外漫游③:星系与星系团 | 观天者说

图5 距离我们约40亿光年的星系团Abell S1063(图片来源:HST/NASA/ESA)

  在星系团之上,还有超星系团,超星系团之上还有更大的结构。这一切都是我们的宇宙的组成部分之一。下一期,我们一起来探究可观测宇宙。

  参考文献:

  1,星系团的发现和星系团及成员星系的物理性质,韩金林等,科学通讯,2019年,第64卷,第15期,1583-1597

  主讲人简介:郑捷,理学博士,中国科学院国家天文台助理研究员,主要从事多波段恒星测光巡天以及天文软件研发工作。

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 迎开学

  • 舞炮龙 庆新春

独家策划

推荐阅读
人们常说“眼见为实”,但如果今天再问一个问题:照片还能算现实的记录吗?答案或许已经不像过去那么简单。
2026-02-28 10:27
国家能源局27日发布的数据显示,目前,全国已有84个绿电直连项目完成审批,新能源总装机规模3259万千瓦。
2026-02-28 10:25
“具身天工3.0”刚刚发布——首届机器人半马赛事冠军正在加紧训练,成绩有望大幅提升;朱雀三号重复使用火箭蓄势待发,计划二季度再次挑战回收复用;小米汽车超级工厂的生产线一片繁忙,累计交付量已突破60万辆……
2026-02-28 10:23
今年以来,水利部指导督促各地抢抓河湖枯水期、施工影响小的窗口期,不断推动国家水网联网、补网、强链。
2026-02-28 10:22
几十年来,关于月球早期磁场是强是弱,科学界一直争论不休。如今,英国牛津大学科学家通过分析阿波罗任务带回的样本,发现月球曾拥有极强磁场,强度甚至一度超过地球磁场。
2026-02-28 10:19
发现分数量子反常霍尔效应和里德堡莫尔激子态,解决超导量子计算难题,攻克国产无液氦稀释制冷机和极高场全超导磁体等关键实验技术……
2026-02-27 09:39
2026年伊始,从美国拉斯维加斯消费电子展(CES)到中国春晚,中国自主研发的人形机器人频频“破圈”,多家中国企业的产品和应用不仅在海外业界引发热议,更是在全球社交媒体平台和国际媒体不断“刷屏”。
2026-02-27 09:36
中国人的“果盘子”里,苹果占据着举足轻重的地位。产业端加速向“数管+机器换人”转型,直播带货、跨境电商等新业态的兴起,也让中国苹果加速走向全球。
2026-02-27 09:35
随着2022年北京冬奥会的成功举办和“带动三亿人参与冰雪运动”目标的实现,中国滑雪装备产业正迎来前所未有的发展机遇。从笨重单调到轻便智能,从依赖进口到本土品牌崛起,滑雪装备的变迁不仅折射出中国冰雪运动的普及,更勾勒出一个新兴消费市场的崛起轨迹。
2026-02-27 09:32
记者从西北大学获悉,该校生命科学学院灵长类行为与进化发育研究团队的研究,揭示了亚洲叶猴物种表型的演化之谜。
2026-02-27 09:30
中国科学院近代物理研究所核结构研究团队与合作者通过高精度实验,明确了一种钼同位素释放其储存能量的关键机制,在原子核能量可控释放研究领域取得重要进展。
2026-02-26 09:46
电感器如同现代电子设备的“心脏”,让电流有序流动、设备稳定工作。
2026-02-26 09:35
“AI保姆”“智能教育助手”等产品,正以前所未有的速度和深度涌入未成年人的世界。不少家长感叹,这位无所不能、无时不在的“数字家教”成了解放自己的好帮手。
2026-02-26 13:44
全球人工智能技术迭代创新按下“快进键”,与各行业各领域的融合应用持续拓展深化。
2026-02-26 13:44
AI操控的机器人虽难以完全替代实验科学家,但AI系统已开始接管人类的数据分析师、研究编码员等工作。
2026-02-26 10:04
截至2025年,我国发明专利申请量已连续多年位居全球第一,成为名副其实的专利大国。
2026-02-26 09:55
他们走过了一段从弱到强、从“备胎”到“主角”的孤勇之路,实现了国内超低温大型制冷机市场从被国外100%垄断到国产化替代的“跨越式发展”。
2026-02-26 09:49
人工智能技术及其应用的跨领域、跨层级、跨主体特征,决定了其安全治理天然具有高度复杂性和协同需求。最后,面对人工智能技术快速迭代、应用场景动态迁移、风险形态持续演化的鲜明特点,制度体系必须具备敏捷响应与动态调适的智慧与弹性。
2026-02-25 09:45
曾经只存在于科幻电影中的“太空采矿”,正逐渐从文艺作品中的构想走进现实。
2026-02-25 09:49
新一轮科技革命的浪潮中,数字化与智能化已成为竞争关键,以开放的姿态推动实体经济与数字技术深度融合,必将推动我国制造业发展更上一层楼。
2026-02-25 09:45
加载更多