宇宙中的星系

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

無論人類文明歷史有多悠久，科技革新有多厲害，所有一切放在宇宙中都不值一提。

因為它超越了我們所有的認知，時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起來。

人類在今天借助自己的科技和學(xué)識窺探著宇宙的奧秘，盡管我們的壽命十分有限，但在仍不妨礙我們進一步去觀察。

距離地球約 6000 萬光年一個星系

我們身處的銀河系作為眾多星系中的一個。

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，在它周圍，還有仙女座、大麥哲倫星云、小麥哲倫星云和三角座星系。

為何人類總是迫切地研究著星系中的一切？

因為這對于我們了解整個宇宙和星系的發(fā)展至關(guān)重要，科學(xué)家可以借助引力分析和輻射測量來推演宇宙變化的過程，以及可能的未來。

很多時候我們從太空望遠鏡的圖像中可以看到，浩瀚壯觀的星系和星云靜靜地停靠在宇宙的任意位置。

不過它們并不是靜止的，即使是星系，它們之間也會進行互動，就像太陽系中的其他天體一般。

星系融合可能會是這樣

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

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

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

當(dāng)兩個星系直接穿過彼此，并有足夠的相對動量不會合并時就會出現(xiàn)碰撞。

哈勃分類出的星系

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

有時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。

對于星系來講，融合后便會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億年為單位，時間跨度非常漫長。

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

離開銀河系，便是本地星系群，這里大約有50個星系，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，它是在本地星系之上更大的一個宇宙結(jié)構(gòu)。

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

這是可觀測宇宙中約1000萬個超星系團之一，并且位于雙魚座-鯨魚座超星系團復(fù)合體中，屬于星系細絲的一部分。

當(dāng)我們看向這里時，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間本身，時間在這里顯得毫無意義。

拉尼亞凱亞超星系團及其組成星系團地圖

而這仍不是宇宙所有，在室女座之上，拉尼亞凱亞超星系團才是這一切的所有者。

拉尼亞凱亞，在夏威夷語中意為“開闊的天空”。

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

拉尼亞凱亞超星系團包含大約100000個星系，延伸超過5.2億光年，其大小為銀河系的100000倍，并由四個部分組成。

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

拉尼亞凱亞的可視化圖像

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

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

早期由斯隆數(shù)字巡天的觀測結(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)模達到數(shù)億光年。

通過星系在宇宙紅移的計算中，科學(xué)家能夠計算出它們的3D模型。

斯隆巡天觀察到的星系

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

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

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

比如星系的特殊速度，這是星系因自身的引力而產(chǎn)生的運動。

宇宙網(wǎng)的增長和宇宙中的大尺度結(jié)構(gòu)

在這一運動中，星系彼此遠離，銀河系包括其他大量星系正朝著宇宙中的巨引源移動。

它位于1.6億光年外的半人馬座、諾瑪和九頭蛇星團附近的密集區(qū)域。

宇宙之下

科學(xué)家為了了解超星系團之間的位置，塔利教授帶領(lǐng)的團隊繪制了星系的運動圖，以此來推斷當(dāng)?shù)赜钪娴囊坝^，并重新繪制了地圖。

銀河系所處的位置

要想計算這段內(nèi)容，該團隊使用了一個數(shù)據(jù)庫-2（宇宙流-2），它是由8000多個星系的距離和特殊速度的匯編。

數(shù)值方面主要來自于螺旋的光度-線寬相關(guān)性、塔利-費舍爾關(guān)系（螺旋星系的質(zhì)量或固有光度與其漸進旋轉(zhuǎn)速度，或發(fā)射線寬度之間的經(jīng)驗關(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，因為它可以讓科學(xué)家繪制出宇宙未知區(qū)域的地圖。

從觀測方式來看，它依賴于星系的影響，而不是直接觀測。

另外，星系的運動反映了所有物質(zhì)的分布。

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

基于這種運動，塔利帶領(lǐng)的團隊將超星系團的邊緣定義為這些流線發(fā)散的邊界。

在這條線的一側(cè)，星系流向引力中心，然后越過它流向另一個。

整個過程看起來就像分水嶺上的分水線流向高地的左側(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的其他結(jié)構(gòu)，其中包括英仙座-雙魚座的獨立超星系團，以及一個名為“夏普利”的遙遠集中點。

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。

拉尼亞的結(jié)構(gòu)分析來自現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，愛沙尼亞塔爾圖天文臺的科學(xué)家認為：

未來隨著拉尼亞凱亞的進一步觀察，它可能會發(fā)生變化，如今拉尼亞凱亞的確切邊界并沒有那么明確。

此處顯示的已識別星系，由白點圈出

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

而塔利則說了一句很有趣的話：

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

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

淺藍色勾勒出來的是巨大星系集合

如今我們回顧整個星系及星系團在宇宙中的結(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的產(chǎn)物，宇宙膨脹后帶來的變化在60億年前就已經(jīng)結(jié)束。

如今，暗能量才是整個宇宙的主導(dǎo)。

根據(jù)宇宙膨脹理論，引力還沒有完全束縛整個宇宙的發(fā)展。

在未來，星系之間會因大膨脹變得越來越稀疏，銀河系所處的星團也不會與處女座星團合并，宇宙細絲結(jié)構(gòu)會顯得更加空洞。

更大尺度結(jié)構(gòu)中包含拉尼亞凱亞

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

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