身邊的星系大集團(tuán)

仉博簡

身在其中的超星系團(tuán)

我們的銀河系，以及附近的仙女座星系、三角座星系、大小麥哲倫星云，再加上周圍幾十個(gè)更小的星系，它們一起構(gòu)成了一個(gè)星系小家庭，即本星系群。本星系群的直徑只有約1000萬光年，成員內(nèi)彼此間由于引力作用會(huì)發(fā)生撕扯或碰撞。例如，銀河系曾撕裂很多矮星系，留下的殘余分布在銀河系的外圍。此外，銀河系和仙女座會(huì)在十幾億年之后碰撞到一起。

如果我們能跳上一艘宇宙飛船飛出我們銀河系所在的本星系群，游覽我們周圍的宇宙風(fēng)光，那么我們還能遇到很多類似的星系群。我們的本星系群和附近其他的星系群都會(huì)繞著一個(gè)位于室女座的引力中心運(yùn)動(dòng)，它們一起組成了一個(gè)星系部落——室女座星系團(tuán)。而我們銀河系所在的本星系群，只是室女座星系團(tuán)的外圍成員。

當(dāng)我們的宇宙飛船在更遠(yuǎn)的地方飛行時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)附近至少有100個(gè)星系團(tuán)聚集都在直徑1.1億光年的空間內(nèi)。這些星系團(tuán)一起組成了巨大的星系集團(tuán)，即室女座超星系團(tuán)，也被稱為本超星系團(tuán)。

更大的超星系團(tuán)

但室女座超星系團(tuán)只是一個(gè)很小的超星系團(tuán)，宇宙中還有很多更大的超星系團(tuán)。事實(shí)上，一些天文學(xué)家甚至認(rèn)為，室女座超星系團(tuán)不夠資格被當(dāng)作一個(gè)超星系團(tuán)。

到了2014年，法國里昂大學(xué)的天文學(xué)家海倫·庫爾圖瓦和她的同事發(fā)現(xiàn)，室女座超星系團(tuán)其實(shí)屬于一個(gè)更大的超星系團(tuán)的一部分。這個(gè)超星系團(tuán)叫做拉尼亞凱亞超星系團(tuán)。

為了得出這個(gè)結(jié)論，這些天文學(xué)家詳細(xì)地分析了每個(gè)星系的運(yùn)動(dòng)情況。他們將8000多個(gè)星系的運(yùn)動(dòng)情況分析完之后，發(fā)現(xiàn)所有的星系都朝著一個(gè)地方移動(dòng)，大致位于南三角座和矩尺座那里。這就是拉尼亞凱亞超星系團(tuán)的中心區(qū)域。庫爾圖瓦把它比作為一個(gè)山谷，星系等物質(zhì)會(huì)像河流一樣流向那里。整個(gè)超星系團(tuán)由大約300到500個(gè)星系團(tuán)和星系群組成，包含約10萬個(gè)星系，范圍達(dá)5.2億光年。它包含了三個(gè)部分，而這三個(gè)部分先前被認(rèn)為是各自分離的超星系團(tuán)，它們分別是室女座超星系團(tuán)、長蛇-半人馬座超星系團(tuán)、孔雀-印地安超星系團(tuán)。

現(xiàn)在理一理我們在宇宙中的位置：太陽系→銀河系→本星系群→室女座星系團(tuán)→室女座超星系團(tuán)（也被稱為本超星系團(tuán)）→拉尼亞凱亞超星系團(tuán)→……

身邊的老朋友

我們現(xiàn)在就在拉尼亞凱亞超星系團(tuán)這一級(jí)別介紹一下別的超星系團(tuán)。

在拉尼亞凱亞超星系團(tuán)的附近，還存在一個(gè)天文學(xué)家熟知的老朋友，叫做夏普力超星系團(tuán)。

早在20世紀(jì)30年代，天文學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了它。該超星系團(tuán)以其發(fā)現(xiàn)者、美國天文學(xué)家哈羅·夏普力命名，它位于半人馬座的方向上，距離地球約6億光年，包含近8萬個(gè)星系，跨度超過1.2億光年，而且有一個(gè)極為密集的核心。事實(shí)上，夏普力超星系團(tuán)是我們所發(fā)現(xiàn)的最為密集的超星系團(tuán)之一。

最近的發(fā)現(xiàn)顯示，隨著時(shí)間的推移，夏普力超星系團(tuán)內(nèi)部的引力作用似乎已經(jīng)減緩了，內(nèi)部星系團(tuán)和星系群的位置都已經(jīng)穩(wěn)定下來。這種穩(wěn)定性表明它是一個(gè)十分古老的超級(jí)星團(tuán)，經(jīng)歷很長時(shí)間的演化后最終達(dá)到了引力的平衡。

被星盤擋住的秘密

夏普力超星系團(tuán)和拉尼亞凱亞超星系團(tuán)的中心部分，大致位于天空的同一個(gè)方向，而銀河系就朝著那個(gè)方向運(yùn)動(dòng)著。但是，把這兩個(gè)超星系團(tuán)都考慮進(jìn)去的話，也不能完全解釋銀河系的運(yùn)動(dòng)情況。南非開普敦大學(xué)的天體物理學(xué)家芮妮·科蘭-高特維格認(rèn)為，我們周圍還隱藏著另一個(gè)規(guī)模較大的超星系團(tuán)。在1994年，她就發(fā)現(xiàn)位于在長蛇座和船帆座附近的天空中，似乎有很多個(gè)星系離我們的距離都大致相同。這個(gè)發(fā)現(xiàn)暗示，那里可能存在著一個(gè)巨大的天體系統(tǒng)，也許是一個(gè)超星系團(tuán)。

但想要進(jìn)一步了解它并不容易。因?yàn)椋l(fā)現(xiàn)的這些星系大都位于“隱匿帶”中。那什么是隱匿帶呢？就是被銀河系遮住的地方。我們看太空，有一條銀河，那就是銀河系的盤面，盤面里有許多的塵埃和恒星，它阻礙了我們對(duì)天空中大約20%區(qū)域的觀測。這個(gè)被銀河系擋住的天空區(qū)域就被稱為隱匿帶。

在可見光波段上，你看不見隱匿帶中的任何東西。你需要在紅外線和無線電波段上進(jìn)行觀測，因?yàn)樵谶@些波段下，可以檢測到一些透過銀河系盤面的星光。尤其是在無線電波段上，銀河系盤面幾乎變?yōu)榱艘粭l細(xì)線。但即使這樣，你還得想辦法在觀測結(jié)果中去除塵埃影響，并把屬于銀河系中的恒星發(fā)出的光移除出去。這需要大量的工作，需要大量的時(shí)間。所以，長久以來，研究星系的天文學(xué)家都刻意避開這一區(qū)域。

一個(gè)新的星系大集團(tuán)

但芮妮卻知難而上，在接下來的幾十年里，她和她的同事分析了澳洲天文臺(tái)在1997年至2002年觀測到的紅移數(shù)據(jù)，并用南非大望遠(yuǎn)鏡（SALT）對(duì)隱匿帶進(jìn)行了長期的觀察。他們發(fā)現(xiàn)，有數(shù)千個(gè)星系離我們的距離都大致相同。最終，芮妮和她的同事在2016年宣布，這幾千個(gè)星系都屬于一個(gè)巨大的超星系團(tuán)。他們把這個(gè)位于隱匿帶后面的超星系團(tuán)命名為“船帆座超星系團(tuán)”。它離地球大約有8.7億光年遠(yuǎn)，覆蓋范圍大約有3.75億光年。

他們所觀測到的船帆座超星系團(tuán)，中間的那一部分被銀河系盤面最為稠密的地方擋住了。如果其背后有著一個(gè)星系密集的區(qū)域，那么該超星系團(tuán)的質(zhì)量可能與夏普力超星系團(tuán)一樣重。要想觀測到那里究竟有多少星系，是十分困難的。這些天文學(xué)家計(jì)劃利用有著更高靈敏度的望遠(yuǎn)鏡來繼續(xù)觀測。他們還開始與法國里昂大學(xué)的庫爾圖瓦的團(tuán)隊(duì)合作，來研究這些星系的運(yùn)動(dòng)情況。

這么看來，我們周圍有著三大超星系團(tuán)：拉尼亞凱亞超星系團(tuán)、夏普力超星系團(tuán)和船帆座超星系團(tuán)。但就目前來說，我們并沒有完全了解我們周圍的宇宙結(jié)構(gòu)。許多天文學(xué)家認(rèn)為，周圍還隱藏著一兩個(gè)超星系團(tuán)，也是有可能的。在2016年，一些天文學(xué)家已開始一個(gè)叫做“宇宙流”項(xiàng)目，來去觀測全天星系的運(yùn)動(dòng)情況?，F(xiàn)在已經(jīng)觀測了近2萬個(gè)星系。借助這些數(shù)據(jù)，天文學(xué)家們有機(jī)會(huì)觀測到更多的宇宙大尺度結(jié)構(gòu)。