拉尼亞凱亞的羽毛橫掃5億光年天區 讓你感受宇宙的廣袤

2020-12-04 時空通訊

人類對於微觀世界和天體宏觀世界的發現和規律認識,是近代飛速發展起來的。一直到上世紀初,人類的視野都還處於高度近視,甚至以為宇宙就是銀河系。

量子力學和愛因斯坦相對論的問世,各種觀測設備的提升,人類才進一步探知了小中有小的更小~夸克,大中有大的更大~可觀測宇宙。

現代科學研究認為,從天體結構來認識宇宙,從小到大的話是這樣排列的:地月系~內太陽系~太陽系~奧爾特雲~本星際雲~本地泡~古爾德帶~獵戶臂~銀河系~銀河系次集團~本星系群~室女座超星系團~拉尼亞凱亞超星系團~雙魚-瓊魚座超星系團複合體~武仙-北冕座長城~可觀測宇宙~宇宙。

如果看過時空通訊過去關於介紹天體的文章,就會發現這些結構中有很多已經介紹過,比如地球與月亮、太陽系、奧爾特雲等,這些普及多次的常識就不一一一重複了。下面我們就來挑幾個過去少有提及的生僻的結構探討一下。

本星際云:眾所周知,太陽是圍繞著銀心公轉的,線速度為每秒250公裡,轉一圈約2.5億年。本星際雲就是太陽在銀河系運行中經過的一片星際雲,有30光年左右的區域,太陽已經在其中運行了幾萬年,還需要在裡面運行1~2萬年,甚至更久,才能走出這片區域。

這個雲氣的溫度約為6000度,與太陽表面溫度差不多。這個看起來很嚇人,怎麼沒有把地球燒毀呢?這是由於這個星際雲非常稀薄,每立方米釐米只有0.26個原子。而月球上空那種高度真空狀態每立方釐米原子含量約有80000個,地球空氣每立方釐米有6.02x10^23個分子。相比之下,本星際雲中的粒子量幾乎忽略不計了。熱量是靠粒子傳播的,所以我們感覺不到。

本地泡:是指銀河系獵戶臂內一個星際物質空洞,是一個包括本星際雲在內一個更大的空間,我們太陽已經至少在這個氣泡裡面旅行了300萬年。這裡有X射線輻射,所含的中性氫原子只是銀河系正常值的十分之一,每立方米只有0.05個原子,相比之下本星際雲濃度就高了幾倍。

古爾德帶和獵戶臂:這是從銀河系盤面翹起16~20度的一塊天區,橫跨3000光年直徑,這塊天區被懷疑是包含太陽在內的螺旋臂,太陽距離古爾德帶中心325光年。

銀河系:這是一個漩渦星系,是一個約有20萬光年直徑,不到2光年厚的圓盤狀天體,邊緣薄中間厚,擁有1000億~4000億顆恆星,總質量約太陽2100億倍。這個漩渦星系由4個旋臂組成,太陽就位於獵戶臂這個支臂上,距離銀河系中心約26000光年。

以上都還是銀河系以內的天體結構,以下就出了銀河系了。

本星系群

銀河系次集團:這是指本星系群中有銀河系和仙女座星系兩個次集團,這兩個本星系群最大的星系周圍都有幾十個較小星系、矮星系成為它們的衛星星系,我們銀河系有30個星系左右的衛星星系。

本星系群:這就是我們銀河系的家園了,裡面包含約50個星系組成,銀河系是本星系群中的老二星系,本星系群中最大的星系是仙女座星系,約銀河系質量的兩倍。

本超星系團(室女座超星系團)

室女座超星系團(本超星系團):是本星系群的上級天體,包含本星系群以及100個左右的星系團(星系群)。我們本星系群是其中一個很小的星系團,在這個巨大結構的邊緣,圍繞著本超星系團中心的室女座星系團旋轉,每轉一圈約1000億年。本超星系團包含星系上萬個,僅中心的室女座星系團就含有星系2500個以上。

我們整個宇宙都是由一個奇點爆發出來的,理論上說都是在一個引力圈裡。

天體運行結構是以引力為基礎的一個集合體,因此在天體結構研究中,一般以以引力影響範圍形成的結構來認定,超星系團引力影響還是比較明顯的。

因此過去一般認為,超星系團是宇宙中最高一級的天體結構,再上面就是宇宙大尺度纖維網狀結構了。但本世紀以來的一些研究認為,超星系團以上,還有一些不可忽視的巨大天體結構,這就是我們以下要接著介紹的。

拉尼亞凱亞超星系團:這就是現代研究尚有爭議的超星系團上一級天體結構。這個理論是夏威夷大學的布倫特·塔利和法國裡昂第一大學的海倫·庫爾圖瓦所領導的團隊提出的,2014年9月他們發表了一種通過星系的視向速度來定義超星系團的新方法,並由此定義了拉尼亞凱亞。

按照這個定義,包含銀河系上層天體結構本星系群,由上百個星系團上萬個星系組成的本超星系團,只是拉尼亞凱亞超星系團的一部分。被劃入這個巨大超星系團的還有長蛇-半人馬座超星系團、孔雀-印第安超星系團。

拉尼亞凱亞超星系團就像一片鴨絨羽毛,橫掃包含約10萬個星系,覆蓋範圍約1.59億秒差距(1個秒差距相當3.26光年)的天區,質量約銀河系的10萬倍。

拉尼亞凱亞這個詞來自於夏威夷語,意思就是「無盡的天堂」。

雙魚-瓊魚座超星系團複合體:這是一個比拉尼亞凱亞超星系團的更大的天體結構,這個複合體有60個集群,質量達到10x18^18個太陽質量,空間尺度約10億光年長,1.5億光年寬。

這個超超星系團包括複雜的5大部分,即:雙魚-瓊魚座超星系、英仙-飛馬座鏈(包括英仙-雙魚座超星系)、飛馬-飛馬座鏈、玉夫座區域(包括玉夫座超星系與武仙座超星系)、室女-長蛇-半人馬座超星系(包括我們本超星系團和長蛇-半人馬座超星系)等。

武仙-北冕座長城:這是宇宙中一個由星系組成的巨大超級結構,延伸超過100億光年,是我們已知可觀測宇宙中最巨大的結構。這個結構根據雨燕衛星和費米伽馬射線空間望遠鏡得到的觀測資料,天文學家在2013年11月繪製遙遠宇宙多次伽馬射線暴位置分布圖時發現的。

這個巨大超級結構是宇宙大尺度纖維狀結構的一部分,可能是以重力結合的巨大星系集群。這個被號稱為「長城」的最長端跨度約100億光年,另一端的長度為72億光年,這個距離是根據該結構紅移值測算的,其在天球上的投影位置在武仙座和北冕座,由此而得名。

武仙-北冕座長城天體結構再往上就是我們常說的「可觀測宇宙」了。

這個可觀測宇宙又叫哈勃體積,是起源於138.2億年前一個奇點,由於宇宙的高速膨脹和擴張,現在有930億光年大小。

之所有叫做可觀測宇宙,是因為這個宇宙有兩個視界,一個是在大爆炸初期,宇宙有30萬年處於濃密的粒子湯狀態,光線都無法發出,因此不可觀測;還有一個就是距離我們很遠的星系以超光速膨脹,有一部分的星系光芒永遠也到不了我們這裡,因此也觀測不到。

這個可觀測宇宙是根據哈勃定律等天文理論測算出來的一個數據,並不是實際上已經觀測到的地方。

而廣義的宇宙包含不可觀測宇宙,這個宇宙到底有多大,現在沒有定論。

大尺度可觀測宇宙呈現出一種「泡沫網狀纖維結構」,所有星系都分布在狹窄的「纖維帶」上,中間有巨大的空洞,天文學上稱為「巨洞」。這些「巨洞」體積龐大,直徑可達幾億光年甚至10億光年,裡面看起來空無一物,實際上裡面充滿了暗物質。

2007年發現的波江座空洞被一些人渲染為「宇宙牆」,說成宇宙盡頭,其實就是宇宙普遍存在的「空洞」,這個空洞是一個10億光年尺度的「巨洞」。

人類對宇宙還在不斷探索和發現過程中,因此對於宇宙的認識也是一個不斷深化過程,可以說永無止境。

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