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 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

独家策划

推荐阅读
科学家绘制出了人体前额叶皮层脑区的已知最大规模基因表达图谱。这些研究进一步阐释了前额叶皮层脑区在生命不同阶段的发育情况,有望用于研究衰老、认知衰退和疾病易感性。在第二篇发表于《自然》论文中,西奈山伊坎医学院的Donghoon Lee和同事报道了一个与脑疾病相关的基因表达变化图谱。
2026-09-29 09:39
纤维的材料层次、器件结构和电路互连随成形过程共同建立起来,让纤维本身成为电路。另一组实验中,研究团队利用纤维组成的柔性交互界面及配套系统,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。
2026-09-29 09:39
(记者王政)工业和信息化部等7部门28日联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,提出到2030年,我国新体系电池研发取得重大进展,全固态电池初步实现规模化应用。
2026-09-29 09:40
记者李春剑从中国计量科学研究院获悉,近日,国际计量局(BIPM)的全球卫星导航系统(GNSS)时间传递标准首次在中国完成北斗关键参数的标校与比对验证。随着北斗时间传递链路校准、监测评估和国际互认体系持续完善,北斗将进一步为全球用户提供更加准确、可信的授时服务。
2026-09-29 09:39
近期,国务院印发《全民健身计划(2026—2030年)》,对“十五五”时期推动全民健身事业高质量发展作出部署。国际体育医学期刊《运动医学》指出,抗阻训练较常出现不适或损伤的部位主要集中在肩部、腰背部和膝部。
2026-09-29 09:37
全国科普月不仅是科普服务的集中推出期,更是营造爱科学、学科学浓厚社会氛围的重要契机。期待科普之翼越来越有力,把科学“种”进更多人心田。
2026-09-28 09:49
作为一线科技工作者,我觉得应该肩负起向公众传播科学知识、科学方法、科学思维和科学精神的社会使命。这是历史赋予我们的责任和义务,科学家应该将所学回馈社会。
2026-09-28 09:44
研究团队借助这套气体观测数据,首次定量证实:星团内接连发生的超新星爆发,持续输入的动能足以长期维持星系湍流。
2026-09-28 09:42
23日至27日,以“在数贸会遇见AI未来”为主题的第五届全球数字贸易博览会在浙江杭州国际博览中心举办。
2026-09-28 09:34
9月25日晚,皓月当空,海南科技馆外的人工湖边人头攒动。孩子们有序凑到天文望远镜前,凝神细看,月球表面深浅交错的环形山与陨石坑清晰映入眼帘。
2026-09-28 09:21
全球老龄化加速,如何延长健康寿命,成为生命科学研究领域最紧迫的课题之一。诸多抗衰老策略中,营养干预被认为最现实。已有研究表明,减少饮食中蛋白质的摄入,能延长酵母、果蝇和小鼠等模式生物的寿命。
2026-09-24 09:41
作为射电天文领域的国之重器,中国天眼(FAST)不断将我们的视野推向宇宙更深处,在脉冲星、快速射电暴、中性氢宇宙等前沿领域,一次又一次刷新着人类对于宇宙的认知。
2026-09-24 09:34
我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。
2026-09-24 09:30
国家统计局数据显示,在消费品以旧换新等政策利好下,节能家电、智能家居等越来越受到消费者的青睐。智能家居的终极目标,不是堆砌多少高科技设备,而是让人的生活更便利、更幸福。
2026-09-24 09:26
在中国科学院院士、中国工程院院士李德仁看来,不仅要星与星互联,还要把通信、导航、遥感、算力四种异构卫星“联”成一体。
2026-09-24 09:28
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
加载更多