宇宙中的星系

宇宙的龐大總令人心生畏懼，每當(dāng)人類(lèi)思考自身在宇宙中所處的位置時(shí)，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)其自身的渺小。

無(wú)論人類(lèi)文明歷史有多悠久，科技革新有多厲害，所有一切放在宇宙中都不值一提。

因?yàn)樗搅宋覀兯械恼J(rèn)知，時(shí)間和空間在這里彷佛不存在，物質(zhì)和欲望在這里也變得虛無(wú)起來(lái)。

人類(lèi)在今天借助自己的科技和學(xué)識(shí)窺探著宇宙的奧秘，盡管我們的壽命十分有限，但在仍不妨礙我們進(jìn)一步去觀(guān)察。

距離地球約 6000 萬(wàn)光年一個(gè)星系

我們身處的銀河系作為眾多星系中的一個(gè)。

它由恒星、恒星殘骸、星際氣體、塵埃和暗物質(zhì)組成，在引力的作用下，眾多物質(zhì)連接成一體。

而銀河系自己也并不孤獨(dú)，在它周?chē)€有仙女座、大麥哲倫星云、小麥哲倫星云和三角座星系。

為何人類(lèi)總是迫切地研究著星系中的一切？

因?yàn)檫@對(duì)于我們了解整個(gè)宇宙和星系的發(fā)展至關(guān)重要，科學(xué)家可以借助引力分析和輻射測(cè)量來(lái)推演宇宙變化的過(guò)程，以及可能的未來(lái)。

很多時(shí)候我們從太空望遠(yuǎn)鏡的圖像中可以看到，浩瀚壯觀(guān)的星系和星云靜靜地?？吭谟钪娴娜我馕恢?。

不過(guò)它們并不是靜止的，即使是星系，它們之間也會(huì)進(jìn)行互動(dòng)，就像太陽(yáng)系中的其他天體一般。

星系融合可能會(huì)是這樣

星系之間的相互作用來(lái)自早期宇宙形成后，大爆炸帶來(lái)的微小的量子漲落的結(jié)果。

星系的演化和發(fā)展離不開(kāi)初期的運(yùn)動(dòng)作用，當(dāng)然最主要的還是星系之間的潮汐相互作用。

星系之間的活動(dòng)會(huì)帶來(lái)星系的改變，一些未遂事故可能會(huì)導(dǎo)致它們翹曲變形，并導(dǎo)致一些氣體和塵埃的交換。

當(dāng)兩個(gè)星系直接穿過(guò)彼此，并有足夠的相對(duì)動(dòng)量不會(huì)合并時(shí)就會(huì)出現(xiàn)碰撞。

哈勃分類(lèi)出的星系

但相互作用星系內(nèi)的恒星通常不會(huì)發(fā)生碰撞，兩種形式中的氣體和塵埃會(huì)互相作用。

有時(shí)恒星便是在這種作用下產(chǎn)生，星系內(nèi)的恒星系統(tǒng)彼此間的距離比我們想象的更加遙遠(yuǎn)。

對(duì)于星系來(lái)講，融合后便會(huì)再一次改變自身的形狀。

層層包裹的星系

星系的演化在宇宙中通常是以?xún)|年為單位，時(shí)間跨度非常漫長(zhǎng)。

而在更大的結(jié)構(gòu)尺度中，比星系更壯觀(guān)的星系團(tuán)和超星系團(tuán)則顯得更加光怪陸離。

離開(kāi)銀河系，便是本地星系群，這里大約有50個(gè)星系，最大的是仙女座，其次便是我們的銀河系。

本地星系群中的星系橫跨了直徑約1000萬(wàn)光年的區(qū)域，但這仍不是我們的全部。

仙女座星系

室女座超星系團(tuán)，它是在本地星系之上更大的一個(gè)宇宙結(jié)構(gòu)。

其本身包含室女座星系團(tuán)和本星系群的星系，科學(xué)家推測(cè)里面至少有100個(gè)星系群和星團(tuán)位于其1.1億光年的直徑內(nèi)。

這是可觀(guān)測(cè)宇宙中約1000萬(wàn)個(gè)超星系團(tuán)之一，并且位于雙魚(yú)座-鯨魚(yú)座超星系團(tuán)復(fù)合體中，屬于星系細(xì)絲的一部分。

當(dāng)我們看向這里時(shí)，銀河系顯得是如此渺小，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和空間的跨度超越了時(shí)間本身，時(shí)間在這里顯得毫無(wú)意義。

拉尼亞凱亞超星系團(tuán)及其組成星系團(tuán)地圖

而這仍不是宇宙所有，在室女座之上，拉尼亞凱亞超星系團(tuán)才是這一切的所有者。

拉尼亞凱亞，在夏威夷語(yǔ)中意為“開(kāi)闊的天空”。

它的發(fā)現(xiàn)來(lái)自夏威夷大學(xué)的理查德·布倫特·塔利，以及里昂大學(xué)和希伯來(lái)大學(xué)等眾多天文研究所。

拉尼亞凱亞超星系團(tuán)包含大約100000個(gè)星系，延伸超過(guò)5.2億光年，其大小為銀河系的100000倍，并由四個(gè)部分組成。

除了室女座超星系團(tuán)，還有九頭蛇-半人馬超星系團(tuán)、孔雀-印度河超星系團(tuán)和南部超星系團(tuán)。

拉尼亞凱亞的可視化圖像

過(guò)去幾十年里，科學(xué)家一直在研究宇宙的引力結(jié)構(gòu)，天文學(xué)家認(rèn)為，我們所在的銀河系應(yīng)該位于本地超星系團(tuán)的邊緣。

它是一個(gè)以室女座星系團(tuán)為中心，寬約1億光年的結(jié)構(gòu)內(nèi)。

早期由斯隆數(shù)字巡天的觀(guān)測(cè)結(jié)果顯示，天文學(xué)家在宇宙中看到了更大的結(jié)構(gòu)，規(guī)模達(dá)到數(shù)億光年。

通過(guò)星系在宇宙紅移的計(jì)算中，科學(xué)家能夠計(jì)算出它們的3D模型。

斯隆巡天觀(guān)察到的星系

在最大的尺度中，宇宙看起來(lái)就像是一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，恒星連接星系，星系與星系群聚集。

許多結(jié)合在一起的群體會(huì)形成星系團(tuán)，而星系團(tuán)發(fā)生合并會(huì)形成更大的星系團(tuán)。

如今能夠觀(guān)察到的最大尺度正是超星系團(tuán)，夏威夷大學(xué)的科學(xué)家們采取了不同的方法來(lái)了解它們。

比如星系的特殊速度，這是星系因自身的引力而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。

宇宙網(wǎng)的增長(zhǎng)和宇宙中的大尺度結(jié)構(gòu)

在這一運(yùn)動(dòng)中，星系彼此遠(yuǎn)離，銀河系包括其他大量星系正朝著宇宙中的巨引源移動(dòng)。

它位于1.6億光年外的半人馬座、諾瑪和九頭蛇星團(tuán)附近的密集區(qū)域。

宇宙之下

科學(xué)家為了了解超星系團(tuán)之間的位置，塔利教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)繪制了星系的運(yùn)動(dòng)圖，以此來(lái)推斷當(dāng)?shù)赜钪娴囊坝^(guān)，并重新繪制了地圖。

銀河系所處的位置

要想計(jì)算這段內(nèi)容，該團(tuán)隊(duì)使用了一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)-2（宇宙流-2），它是由8000多個(gè)星系的距離和特殊速度的匯編。

數(shù)值方面主要來(lái)自于螺旋的光度-線(xiàn)寬相關(guān)性、塔利-費(fèi)舍爾關(guān)系（螺旋星系的質(zhì)量或固有光度與其漸進(jìn)旋轉(zhuǎn)速度，或發(fā)射線(xiàn)寬度之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系）等。

利用這些數(shù)據(jù)在減去宇宙膨脹的平均速度后，科學(xué)家們得到了相關(guān)結(jié)果。

這種方法優(yōu)于僅僅繪制物質(zhì)位置的地圖，因?yàn)樗梢宰尶茖W(xué)家繪制出宇宙未知區(qū)域的地圖。

從觀(guān)測(cè)方式來(lái)看，它依賴(lài)于星系的影響，而不是直接觀(guān)測(cè)。

另外，星系的運(yùn)動(dòng)反映了所有物質(zhì)的分布。

在不考慮宇宙膨脹的情況下，夏威夷的科學(xué)團(tuán)隊(duì)顯示了在其它區(qū)域的重力影響下蠕動(dòng)的流線(xiàn)。

基于這種運(yùn)動(dòng)，塔利帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)將超星系團(tuán)的邊緣定義為這些流線(xiàn)發(fā)散的邊界。

在這條線(xiàn)的一側(cè)，星系流向引力中心，然后越過(guò)它流向另一個(gè)。

整個(gè)過(guò)程看起來(lái)就像分水嶺上的分水線(xiàn)流向高地的左側(cè)，或者是右側(cè)。

拉尼亞凱亞的“流體”模型

相關(guān)分析還揭示了超星系團(tuán)的其他結(jié)構(gòu)，其中包括英仙座-雙魚(yú)座的獨(dú)立超星系團(tuán)，以及一個(gè)名為“夏普利”的遙遠(yuǎn)集中點(diǎn)。

它的位置大約在6.5億光年外，而拉尼亞凱亞正在向這里移動(dòng)。

拉尼亞的結(jié)構(gòu)分析來(lái)自現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，愛(ài)沙尼亞塔爾圖天文臺(tái)的科學(xué)家認(rèn)為：

未來(lái)隨著拉尼亞凱亞的進(jìn)一步觀(guān)察，它可能會(huì)發(fā)生變化，如今拉尼亞凱亞的確切邊界并沒(méi)有那么明確。

此處顯示的已識(shí)別星系，由白點(diǎn)圈出

由于特殊速度計(jì)算所依賴(lài)的測(cè)量距離在3億光年外十分罕見(jiàn)，所以科學(xué)家很難弄清楚那里發(fā)生了什么。

而塔利則說(shuō)了一句很有趣的話(huà)：

“如今拉尼亞凱亞正向夏普利走去，我們的超星系團(tuán)可能只是大象的軀干?！?/p>

目前塔利帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)基于拉尼亞凱亞的研究劃分出了一個(gè)“當(dāng)?shù)貐^(qū)域引力盆地”，而它是否屬于更大物體的附屬物，還需要精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，這個(gè)距離是當(dāng)前數(shù)據(jù)目錄里的3倍。

淺藍(lán)色勾勒出來(lái)的是巨大星系集合

如今我們回顧整個(gè)星系及星系團(tuán)在宇宙中的結(jié)構(gòu)，像拉尼亞凱亞這樣的大尺度結(jié)構(gòu)讓人感到害怕也就不足為奇了。

所有的星系都是引力活動(dòng)的產(chǎn)物，宇宙膨脹后帶來(lái)的變化在60億年前就已經(jīng)結(jié)束。

如今，暗能量才是整個(gè)宇宙的主導(dǎo)。

根據(jù)宇宙膨脹理論，引力還沒(méi)有完全束縛整個(gè)宇宙的發(fā)展。

在未來(lái)，星系之間會(huì)因大膨脹變得越來(lái)越稀疏，銀河系所處的星團(tuán)也不會(huì)與處女座星團(tuán)合并，宇宙細(xì)絲結(jié)構(gòu)會(huì)顯得更加空洞。

更大尺度結(jié)構(gòu)中包含拉尼亞凱亞

而過(guò)去的活動(dòng)正是今天的存在，今天的變化已經(jīng)是未來(lái)的表現(xiàn)。

此后的數(shù)十億年中，彼此散布得更遠(yuǎn)，最終“消失”在宇宙中，這也注定是宇宙大膨脹帶來(lái)的撕裂結(jié)局。