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

  • 秋分:昼夜均分,大地迎来丰收的回响

  • “星”耀“北大仓”:黑土地上演别样丰收浪漫

独家策划

推荐阅读
9月23日,当太阳行至黄经180度时,我们迎来二十四节气中的第十六个节气——秋分。
2026-09-23 09:19
实施藏粮于地、藏粮于技战略并非抽象概念,它实实在在体现在产量、装备和技术水平的变化里。
2026-09-23 09:14
一只烂苹果长出小蘑菇,竟一路“走”向太空育种;一辆由大学生制造组装的方程式赛车,让围观者眼里放光;一台智能交作业提醒机,出自中小学生之手……这些都是发生在2026年全国科普月活动上的真实片段。
2026-09-23 08:56
油炸薯条、烘焙咖啡等食品,日常生活中很常见,但高温加工过程会产生丙烯酰胺,这是一种需要加以控制的污染物。
2026-09-23 08:55
在自然灾害面前,我们需要确保两个“安全”——生命安全和财产安全。如何最大限度减少人员伤亡和财产损失,一直是我国防灾减灾救灾工作的重点。
2026-09-23 08:53
一个优良豆类品种的诞生,至少需1代杂交、6代自交,用传统育种方式得花10年左右。10年后的“新品种”,还能满足市场需求吗?尽可能缩短育种时间,才能减少不确定性。
2026-09-22 09:18
目前,“拉索”已联合“天关”“中国天眼”“银河画卷”等不同波段天文设施形成新的队伍,对重要科学问题进行攻关。
2026-09-22 09:09
记者从中国地质大学(北京)邢立达课题组获悉,中外科学家团队在安徽下三叠统南陵湖组地层中发现巨型鲎类遗迹化石。
2026-09-22 09:01
西北大学地质学系研究员韩健等联合国内外研究学者,在距今5.18亿年的云南澄江生物群中发现了步带动物新物种——胶膜玉净虫。
2026-09-22 09:00
在甘肃科技馆的科学市集“创想驿站”,兰州市第二十二中的段延浩站在自己制作的模型前,沿着风机、太阳能板、储电仓一路介绍。
2026-09-22 08:59
“面向智能社会的科学素质:机遇、挑战与变革”
2026-09-22 08:07
2026科普中国智库论坛暨第三十二届全国科普理论研讨会
2026-09-21 17:29
棘皮动物辐射对称,具钙化骨骼和管足;半索动物两侧对称,身体柔软并保留鳃裂。由此推论,步带动物两个门类的共同祖先并非此前推测的无触手蠕虫状动物,实际上部分类群已经具有较为发达的滤食附肢。
2026-09-21 09:23
弘扬科学家精神,既要有庄重的纪念,也需要在生活中讲好具体的、鲜活的人和故事。
2026-09-21 09:18
20日,在由中国科普研究所主办的2026科普中国智库论坛暨第三十二届科普理论研讨会上,数项新成果——《国家科普能力发展报告(2024—2025)》、《中国公民科学素质报告(2025—2026)》、《科普服务高质量发展智库报告》、《鼎新致远:科普服务高质量发展的实践探索》、“科普人才培养丛书”及《中国科幻发展年鉴2026》发布。
2026-09-21 09:16
北京大学第三医院运动医学科副主任医师刘振龙对此给出了一个基本判断:“AI+医生”人机协作模式的探索,将进一步推动AI技术与专业医疗服务的融合创新。今年5月,复旦大学附属中山医院“胸部一扫多查智能体”落地应用,处理病例已超250万例。
2026-09-21 09:15
记者20日从科技部获悉,2025年度全国科普统计数据显示,我国科普经费投入稳健增长,公共财政投入发挥引领作用,2025年全国科普工作经费筹集额达243.98亿元,比2024年增长9.8%。
2026-09-21 09:08
工业和信息化部近期印发《信息通信行业发展“十五五”规划》,提出到2030年,全面建成覆盖完善、性能领先的新一代通信网,为到2035年基本实现信息通信行业现代化奠定坚实基础。新一代通信网是以6G为代表的下一代通信基础设施,是通信、感知、计算、智能深度融合的全新网络形态。
2026-09-20 09:30
2026海洋合作发展论坛日前在山东青岛举办。论坛上发布的《中国海洋发展指数报告2026》显示,2025年中国海洋发展指数为132.3,比上年增长2.5%,海洋经济高质量发展稳步推进,海洋强国建设取得新成效。
2026-09-20 02:25
工业和信息化部、国家发展改革委等十部门18日发布《医药工业发展“十五五”规划》。规划提出,到2030年,生物医药研发应用稳居世界前列,创新驱动效能充分释放,重点领域关键核心技术实现系统性突破。
2026-09-20 02:35
加载更多