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

  • 你的梦想,写在开篇

  • 中国发展高层论坛2026年年会在京开幕

独家策划

推荐阅读
杂交稻的大面积推广显著提升了水稻产量,但其生产长期依赖程序复杂、成本高昂且需年年重复的杂交制种过程。
2026-03-23 09:40
近日,澳大利亚一位机器学习领域科技企业家,通过人工智能大模型自行设计肿瘤疫苗,救治自家患癌宠物犬的故事广受关注。
2026-03-23 09:39
记者从中国石化获悉,我国首套全链条国产化溶液法聚烯烃弹性体工业化装置在天津进入试运行,相关生产技术取得原创性突破,将有效缓解我国光伏等战略性新兴产业对该材料的进口依赖。
2026-03-23 09:33
中国气象局日前发布了2025年度“中国十大气象科技进展”。3年来,评选工作有效推动气象科技成果涌现,助力资源共建共享,大力弘扬科学家精神,促进气象教育科技人才一体推进,持续激发科技能力和人才活力。
2026-03-23 09:32
3月22日是第三十四个“世界水日”,第三十九个“中国水周”同步开启。以非常规水利用为例,我国近年来在农业节水增效、工业节水减排、城镇节水降损等领域取得显著成效。
2026-03-23 09:28
“遥感是人们在距离和感官上的延伸,是认知地球、探查资源、监测环境的重要技术手段。本次活动由全国科学道德和学风建设宣讲教育领导小组主办,中国科协科学技术传播中心、湖南省科学技术协会、中南大学、光明网联合承办。
2026-03-20 09:42
每年春季,花粉过敏会给不少人带来困扰。该检测试剂盒采用微量血清特异性洋白蜡花粉过敏原IgE定量检测,用以辅助诊断,成为目前用于花粉症精准诊断的主要方法。
2026-03-20 09:39
3月18日,记者从新疆电力交易中心有限公司获悉,自2010年启动“疆电外送”以来,新疆累计外送新能源电量已达3043.6亿千瓦时,约占总外送电量的三成。
2026-03-20 09:39
吕小康:从现实语义上看,情感AI既指能够识别、理解、模拟和响应人类情感的人工智能技术,也指基于这类技术设计和开发的情感智能体。吕小康:为引导青年群体健康使用情感AI,还需要进一步加强协同治理,培育积极有益的陪伴型人工智能应用环境。
2026-03-20 09:36
据3月17日农情调度,全国早稻育秧已三成半,同比略快。据介绍,北方冬小麦当前的田管重点是继续促进弱苗转化升级,抓好病虫防控,防范春旱、倒春寒、干热风等灾害。“近日国家启动投放1000余万吨氮磷及复合肥储备,作为国家化肥储备重要承储主体,全国供销合作社系统农资企业积极按要求将储备化肥及时集中投放市场,稳定市场价格。
2026-03-20 09:36
小时候我们背过一句话:万物由原子组成。这一路走来,从质子的异常,到夸克模型的提出,再到量子色动力学和标准模型的建立,人类把物质拆解到了17种基本粒子的层级。曾获国家六部委回国人员成就奖、德国洪堡研究奖、吴有训物理奖、中国科学院优秀研究生导师奖。
2026-03-20 09:35
吴晓民(右一)团队在野外工作。藏羚羊曾广泛分布于高原全境,其漫长的演化史与复杂的种群波动,始终是全球动物保护与演化生物学领域关注的焦点。研究团队还通过生态位模拟,锁定了藏羚羊的生命庇护所——青藏高原北部的可可西里、羌塘高原等区域。
2026-03-19 10:11
通知明确,各城市群应优先选择具备条件的燃料电池汽车、绿色氨醇、氢基化工原料替代、氢冶金以及掺氢燃烧等应用场景开展试点,积极探索氢能创新应用场景,形成“1个燃料电池汽车通用场景+N个工业领域应用场景+X个创新应用场景”的氢能综合应用生态。通知要求,氢能综合应用试点以城市群为主体开展申报,城市群应立足自身资源条件,因地制宜、宜氢则氢,避免各场景一拥而上、低水平重复建设。
2026-03-19 10:10
2026中关村论坛年会将于3月25日至29日在北京举办。
2026-03-19 10:04
日前发布的《中国地热产业发展报告2025》显示,我国地热产业多元化利用格局正在形成。在地热供暖发展带动下,我国地热产业规模长期稳居世界第一。
2026-03-19 10:00
由于土豆块茎外形粗陋、埋于地下,又不见于《圣经》,一度被殖民者视为“魔鬼之根”或带毒之物。另一方面,随着城市扩张与人口增长,粮食压力加剧,土豆因高产、耐寒、适宜在小块土地种植而被人们重视。
2026-03-19 10:00
作者:刘琦 仇焕广(分别系中国人民大学助理教授,辽宁大学党委常委、副校长)  今年《政府工作报告》提出,“推进先进适用农机装备研发应用,打通农业科技推广‘最后一公里’”。
2026-03-19 09:59
为此,生态环境法典针对重点流域、重要生态单元设置专门规范,明确长江、黄河等重点区域一体化保护要求,建立协同机制。生态环境法典第三编第六章“生态退化的预防和治理”,整合水土保持法、防沙治沙法的有关规定,分为水土保持、防沙治沙两节。
2026-03-18 09:38
“‘两弹一星’不是孤立的科技突破,而是面向国家需求‘从0到1’的科技创新。本次活动由全国科学道德和学风建设宣讲教育领导小组主办,中国科协科学技术传播中心、安徽省科学技术协会、安徽农业大学、光明网联合承办。
2026-03-18 09:27
对于1型糖尿病患者而言,胰腺中那些负责分泌胰岛素、调节血糖的胰岛β细胞,被自身免疫系统错误地当成了“入侵者”,日复一日地遭受攻击,直至彻底损毁。这3个病例,分别代表中国乃至全球再生医学领域的3个“首次”——世界首例自体、中国首例异体、世界首例青少年再生胰岛移植治疗1型糖尿病。
2026-03-18 09:27
加载更多