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

  • 青海湖畔养路工

  • 多彩活动迎端午

独家策划

推荐阅读
历时8年、由全球多个机构38位科学家共同完成的一项国际研究发现,线粒体并非通过简单扩散为细胞核提供能量,而是铺设“专线”供能,即通过一种此前未知的直接物理连接将能量分子定向输送至细胞核。
2026-06-18 10:33
近日,2026年上海国际养老、辅具及康复医疗博览会落幕。本次展会直观印证,人工智能既是夯实基础养老保障的务实抓手,更是释放银发经济增长潜力的核心引擎。
2026-06-18 10:32
奇索姆不会中文,叶子不会英文,但这并没有妨碍两人在短短几分钟内就交上了朋友,她们的“秘密武器”正是人工智能(AI)。
2026-06-18 10:29
高精度感知技术如何打破实验室的“围墙”,深度融入我们的日常生活?答案,就藏在量子科技与芯片工程的交汇点——让量子“住”进芯片。
2026-06-18 10:28
如各大顶尖研究型高校一样,数学学科的全球竞争力需要长期稳定的支持,时间会证明数学研究和人才培养的后劲十足。
2026-06-18 10:24
与依赖相对固定会话管理结构的传统5G核心网络不同,新技术引入AI驱动的预测与控制能力,可根据不同业务需求实时优化会话管理、数据传输路径和服务质量,实现网络资源的动态调度。未来,团队还计划开发支持低轨卫星通信的核心网与传输网融合技术,构建融合业务、计算和网络的新一代6G核心架构。
2026-06-17 09:32
荷兰阿姆斯特丹大学医疗中心研究人员宣布,他们开展的全球首例针对遗传性疾病的体内CRISPR疗法三期临床试验取得成功。这把“剪刀”,为许多遗传性疾病患者剪开了新天地,预示着遗传病治疗或将从“延缓病情”迈向“治愈疾病”的新时代。
2026-06-17 09:28
交通运输是维系国民经济运行的重要基础,在碳排放总量中,交通运输领域占比高、减排难度大。针对水路运输降碳难题,我国正聚焦核心技术攻坚、示范船舶落地、配套体系完善,多措并举突破行业绿色转型壁垒。
2026-06-17 09:23
未来产业培育周期长、市场风险大,单一政策工具难以奏效,必须构建覆盖全生命周期、多元主体协同发力的政策矩阵。未来产业发展涉及面广、风险点多、迭代速度快,必须突破条块分割,构建集中统一、协同高效、安全可控的现代化治理体系。
2026-06-17 09:18
深海水虱是一种生活在深海的巨型甲壳动物,在缺乏稳定食物供给的情况下可存活五年之久。深海环境黑暗、寒冷、食物极度匮乏,如何克服寡营养环境对生存的威胁是深海生物面临的最大挑战。
2026-06-17 09:15
韩国首尔国立大学工程学院科学家研制出一款高性能有机发光二极管,集成了高导电性透明金属电极,透光率超过93%,有望在先进显示器等众多领域大显身手。所得器件兼具优异的透明度与电致发光性能,底层的有机层也安然无恙,充分彰显出该技术在下一代透明显示应用中的巨大潜力。
2026-06-16 09:27
《自然·医学》杂志15日报道了一种皮质内脑机接口(BCI)突破。该参与者累计使用该系统超过3800小时,共发出183060个句子(近200万词),平均每分钟56词,其中92%的句子被评定为“基本正确”或更佳。
2026-06-16 09:26
未来产业是科技创新和产业创新深度融合的产物,是技术突破催生的全新赛道,对于发展新质生产力具有先导性、引领性作用。未来产业的根基在于创新,没有源头创新,就没有未来产业的萌芽;没有持续创新,就没有未来产业的壮大。统筹科技自立自强与全球创新合作是夯实未来产业发展根基的关键。
2026-06-16 09:25
随着高密度发射成为常态,力箭一号火箭控制系统逐步实现软、硬件产品全链路自主可控。“目前,箭上配套设备缩减50%,地面设备削减80%,火箭电测周期由原来的1个月压缩到1周以内。
2026-06-16 09:23
作者:尚俊杰、王淑文(分别系北京大学教育学院副院长兼学习科学实验室执行主任、中国高等教育学会学习科学研究分会常务副理事长兼秘书长;将学习科学的研究成果深度融入AI教育系统的设计、开发与应用全过程,是提升教育质量、避免技术滥用的关键。
2026-06-16 09:22
数据显示,今年4月,中国汽车出口继续保持快速增长,同比增长超过70%,其中,新能源汽车表现最为亮眼,当月出口43万辆,环比增长16%,同比增长约110%。在海外社交媒体上爆火的“中国汽车”标签,以一种独特的方式为中国的全球气候治理贡献写下新注脚。
2026-06-16 09:17
随着人工智能技术的不断突破和应用场景的加速拓展,AI相关领域人才需求攀升将成为未来较长一段时间内劳动力需求的重要趋势特征。企业作为劳动力市场的需求主体,也应主动应对AI技术变革,推动内部数字化转型,提升生产效率。
2026-06-15 09:17
智能经济带来的技术提升,不是对传统产业的简单替代,而是通过“人工智能+”行动实现全方位赋能。面对全球人工智能治理规则正在形成的窗口期,我国既要在技术上对标一流,更应在治理上贡献智慧,助力全球AI治理变革。
2026-06-15 09:16
过了芒种,在河南省获嘉县照镜镇樊庄村,村民宋其文家里的麦田已开镰,但他不慌不忙,心里稳得很。宋其文感受到的智慧灌溉来源于水肥一体机搭载的作物高效用水智能决策系统,在那里,天空地数据持续搜集,不断优化生成实时灌溉决策方案。
2026-06-15 09:16
在率先落地的机器人、数字人营业性演出场景中,符合条件的经营主体可将机器人、数字人作为演职人员纳入管理范畴。”  北京经开区有关负责人表示,下一步将持续优化试点流程、稳步扩大试点范围,做到放而不乱、管而有序、服务到位,全力扶持新业态、培育新主体、壮大新产业。
2026-06-15 09:15
加载更多