星系團的形成

2021-02-08 宇宙天文

TNG50模擬：星系團的形成

影像來源:  IllustrisTNG Project; Visualization: Dylan Nelson (Max Planck Institute for Astrophysics) et al.  Music: Symphony No. 5 (Ludwig van Beethoven), via YouTube Audio Library

說明：星系團是如何形成的？由於我們的宇宙運動緩慢而使得這一過程無法觀測，為了尋找答案，我們使用計算機以最快的速度模擬了星系團的形成。最近的一項成果是源自Illustris TNG的TNG50，它是著名的Illustris天體物理模擬的升級版。這段精彩視頻的前半部分呈現了早期宇宙中的氣體（主要由氫構成）逐步演化成星系和星系團的過程。

其中較亮的顏色表示運動速度更快的氣體。隨著宇宙的成熟，氣體逐步落入引力井，星系形成並開始自旋，隨後與其他星系碰撞後合併，同時黑洞則在星系中心形成，使其周圍的氣體高速向外噴射。該視頻的後半部分切換到對恆星的追蹤，呈現了一個由潮汐尾和恆星流組成的星系團。TNG50模型中的黑洞噴流異常複雜，其細節正在與真實宇宙進行比對。研究早期宇宙中的氣體是如何凝聚的，將有助於人類更好的理解地球、太陽和太陽系是如何形成的。

相關焦點

  • 星系團的形成中的集體偏離效應
    譯者補充：下圖為星系團IDCS J1426.5+3508（簡稱為「IDCS J1426」），質量為500萬億太陽質量，它形成時，宇宙年齡只有38億歲（現在是138億歲）。然而，理論研究與宇宙學模擬表明，在星系團形成的過程中，質量並非唯一決定因素。有一個被稱為「集體偏離（assembly bias）」的東西也能夠影響星系團成團，在研究星系團何時以及如何成團這些問題時，也必須考慮這個效應。
  • 星系是如何形成的?球狀星團貢獻大量恆星
    我們想要了解這些形態各異的星系最初是如何產生並演化的，但對於這個問題，科學家們始終沒有取得清晰的認識。比如說，星系形成的宇宙學模型無法給出我們今日所見恆星究竟如何形成的合理解釋。但是了解星系的形成機制是非常重要的，如果沒有星系形成機制的存在，宇宙中將不會出現恆星，也就不會有生命的存在。就在最近，科學家們終於在這個問題上取得了一些進展。
  • 太陽系外漫遊③：星系與星系團
    前面提到，星系是在引力的作用下將恆星以及星際物質匯集在一起形成的，那麼星系之間是否也存在引力束縛呢？答案是肯定的，儘管星系之間距離很遠，但是超大的質量還是使得星系之間能夠有「互動」。我們將由於引力作用而聚在一起的若干個星系，叫做星系群（Galaxy Group）。當然星系群的成員們並不會聊天說笑，他們只會默默地彼此吸引，相互影響對方的運動。
  • 這個星系團能發射等離子射流,卻無法形成恆星,原因何在?
    地球是一顆有著高等生命體存在的特殊恆星，可以說地球中高等生命體的出現是一個十分巧合的巧合，因為高等生命體的形成確實需要許多因素共同作用。如果要說到底是哪些巧合的作用使地球出現了高等生命，可能說上三天三夜也未必說得完，因此在今天這篇文章裡我們不對這個問題進行討論。
  • 發現原始超星系團中,被嵌入兩個新原始星系團,成已知宇宙最大!
    星系團包含多達數千個靠引力捆綁束縛在一起的星系，它們是已知宇宙中最大的引力束縛結構，可以作為研究星系演化和宇宙學的優秀實驗室。天文學家對尋找星系團的原始團特別感興趣，這些星系團是星系團的前身，這類紅移較高天體可以提供有關宇宙早期階段的重要信息。然而，在高紅移(高於2.0)的情況下探測這些結構非常具有挑戰性，需要進行深入的廣域觀測才能正確識別。
  • 星系群和星系團的聯繫是什麼
    什麼是星系？首先你需要了解下什麼是星系？從字面意思可以看出來是星體的系統。天文上的定義是星系的組成受到許多恆星、塵埃、氣體星際物質、暗物質等等以及萬有引力的控制，我們人類所居住的銀河系就是一個很好的實例。我們的星系內，有數千億顆恆星，形成一個銀河系（統）。
  • 拉尼亞凱亞超星系團
    2014年9月，夏威夷大學的布倫特·塔利（Brent Tully）和法國裡昂第一大學的海倫·庫爾圖瓦（Helene Courtois）所領導的團隊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。按照新的定義，以往我們所知的室女座超星系團只是拉尼亞凱亞的一部分而已。
  • 大到難以想像的超星系團
    現存的超星系團顯示宇宙內的星系分布是不均勻的；多數的都聚集在一起成為群和集團，每個小集團的星系從50個至數千個不等。這些群和集團與其他星系形成更大的被隔絕的結構，稱為超星系團。在本質上曾經被認為是最大的結構，超星系團現在被了解是有時被稱為"超星系複合體"的更大的片狀或牆的巨大結構的下一層級，他們可能跨過數十億光年的空間，超過了可見宇宙的5%。
  • 如何測量星系團中熱氣體的粘度,以了解星系團之間的動力學?
    並且，科學家們還可以通過觀察熱氣體粘度的相關研究，更多得了解星系團之間像碰撞和合併這樣的動力學。兩個星系相撞時的驚人後果我們可以從哈勃望遠鏡發布的星系NGC4485圖像中看到，不僅可以看到該星系內重力形成的複雜形狀，還可以看到它的附近被一個更大的星系扭曲，並且達到了數百萬年。
  • 彎曲兩個星系團之間的橋
    彎曲兩個星系團之間的橋幾千萬年前，兩個星系團碰撞在一起並穿過了對方。這種強有力的活動使各星團釋放出了一股熱氣流並在兩個物體間形成了一座不尋常的橋。現在，這個橋被來自超大質量黑洞的粒子所擊打。在最後的位置中，天文學家找到了激震前沿的證據，和超音速飛船的音爆差不多，它可以使氣體保持熱度並防止其冷卻而形成新星。
  • 太陽系外漫遊③:星系與星系團 | 觀天者說
    前面提到，星系是在引力的作用下將恆星以及星際物質匯集在一起形成的，那麼星系之間是否也存在引力束縛呢？答案是肯定的，儘管星系之間距離很遠，但是超大的質量還是使得星系之間能夠有「互動」。我們將由於引力作用而聚在一起的若干個星系，叫做星系群（Galaxy Group）。
  • 天文學家發現了一個新的超星系團
    從已知的宇宙中最大的結構中，超星系團包含著各種質量不同的結構，從龐大而密集的星系團到低密度的聯結橋、細絲和物質片。為了增進對大型宇宙細絲的形成和演化的理解，詳細發現和研究超級團簇將是必不可少的。　　如圖所示來自eROSITA的HyperSuprime-Cam（HSC）的紅移為0.36的星系密度圖的彩色圖像。白色圓圈標記形成新超集群的八個星系團的位置。
  • 科學家觀測到遠古星系團「打群架」
    NASA 11月2日，一篇發表在《自然·天文學》雜誌上的文章表明，一個由荷蘭萊頓大學領導的國際研究小組繪製出了9個巨大的星系團碰撞圖像，這些星系團的碰撞發生在70億年前。星系團是宇宙中最大的結構之一，它們可以由數千個星系組成，每個星系都有數十億顆恆星。
  • 迄今最遙遠原始星系團是如何發現的?
    所以，在浩瀚太空中觀察到這個迄今最為遙遠的原始星系團，並不奇怪。這裡，我們儘量用通俗的語言來簡單解釋是如何觀察到的這個問題。以前，天文學家認為星系的形成是將其拉成團簇結構。現在，新發現認為，氣體細絲導致了星系團的形成，星系在細絲交叉的區域形成。這些星系的細絲交叉處造成了物質密集區。在這些交叉處，冷卻氣體流為星系提供如食物般的動力源。
  • 迄今為止,已知最大的星系團到底有多大?
    我們現在所看到的這一星系團實際上是它在85億年前的模樣，85億光年之遙，也就意味著該星系團形成要比地球早很多，也可以說，該星系團存在時，太陽系還沒出生呢。    星系團通常由上千個星系組成，而每個星系中又分別含有上千億顆恆星。隨著更多的星系加入其中，星系團會慢慢變得越來越大。
  • 這是宇宙中密度最大的星系團之一
    最近發表在《自然天文學》上的一項研究對目前宇宙結構形成的模型提出了質疑，該研究是基於用望遠鏡卡納裡亞斯望遠鏡所獲得的數據進行。宇宙的結構可以與海綿的結構相比較，海綿通常被稱為宇宙網。物質集中在互相交叉的細絲上，形成大部分物質聚集的區域，而其他的則是很少物質聚集的區域。在密度最大的點上，星系聚集在一起，形成星系團。
  • 日本發現距地球約127億光年的星系團
    新華網東京４月２５日電（記者藍建中）日本綜合研究大學院大學和國立天文臺的研究小組日前發表公報說，他們利用昴宿星團天文望遠鏡，發現了宇宙誕生初期形成的原始星系團，這有助於了解宇宙的構成和星系進化過程。　　星系團是由十幾個、幾十個乃至成百上千個星系集中在一起形成的。此次發現的星系團距離地球１２７．２億光年，即觀測到的景象是其在１２７．２億年前的狀態。
  • 太陽系位於銀河系,銀河系位於超星系團,超星系團上一級是什麼?
    銀河系所在的本星系群和室女星系團、后髮星系團以及一些較小的星系群和星系團構成本超室女座星系團。最大直徑為2億光年，有4.7萬個星系，總質量約為10^16個太陽質量。銀河系繞超星系團質量中心公轉周期為1000億年。
  • 太陽系在銀河系中,銀河系位於超星系團,那比超星系團更大的是?
    宇宙的超級結構，這是比拉尼亞凱亞超星系團尺度更大的位置，上圖中寬度略微超過12億光年，圖中每一個亮點代表的都是一個超級星系團（拉尼亞凱亞超星團同級別的），而每一條須狀物都是有個個星系組成的「纖維」！這是放大後的局部，黃色斑點代表星系，藍色則代表瀰漫在宇宙空間的氣體，而這些主要是指氫元素和氦元素！拉尼亞凱亞超星系團橫跨5.2億光年，室女座超星系團只是拉尼亞凱亞星團的一部分而已。
  • 本星系群又與其他星系群組成了本星系團,本星系團之後是什麼呢?
    恆星通過引力組成了星系，而星系也會通過引力組成更大的宇宙結構，這就是星系群。銀河系是一個尺寸較大的星系，在其周圍有其他小型的衛星星系環繞。位於254萬光年之外的仙女座星系是一個尺度比銀河系更大的星系，它的周圍也有衛星星系環繞。