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宇宙十大“巨兽”上

宇宙十大“巨兽”上

浩瀚的宇宙中还隐藏着很多超出我们想象的秘密(宇宙全息图,以银河为圆心).jpg
相对于银河系,我们的太阳系实在小得可怜,虽然经过多年的努力,但人类至今还没能真正飞出太阳系,更不用说飞出银河系了。然而,在宇宙中,银河系又是很小的一部分,银河系的跨度只有10万光年左右。
对于生活在小小太阳系中的我们,科学家发现的一些超大尺寸的宇宙结构是我们无法想象的,有些结构甚至大到连我们最优秀的科学家都感到困惑。

拉尼亚凯亚超星系团.jpg

 

1、拉尼亚凯亚超星系团

银河系处于直径长达2亿光年的室女座超星系团中,超星系团就是若干星系团聚集在一起形成的结构,超星系团中的星系密度比宇宙平均星系密度要大很多。而最新观测发现,室女座超星系团并不是最大的结构,它是更大的拉尼亚凯亚超星系团的一部分,这个超星系团跨越了5.2亿光年。银河系就位于拉尼亚凯亚超星系团的边缘地带。
如此巨大的超星系团是如何观测到的呢?以前,天文学家都是根据宇宙“地图”上的星系分布来划分超星系团的势力范围,有些星系距离遥远,天文学家就把它们归为不同的超星系团。如今,天文学家发现,可以通过绘制星系运动方向来推断宇宙的引力分布,以此确定宇宙局部的分布图以及星系团的分布。这种方式更先进,因为它的依据是星系的引力,而不是星系的空间分布,因此通过这种方法,天文学家不仅绘制出了我们所观察到的宇宙,还绘制出宇宙中看不到的部分。
现在,科学家根据引力分布,确定了室女座超星系团只是更大的拉尼亚凯亚超星系团的一部分。拉尼亚凯亚超星系团非常巨大,它包含了室女座超星系团、长蛇-半人马座超星系团、孔雀-印地安超星系团以及其他大大小小的大约300到500个已知的星系团和星系群。
在拉尼亚凯亚超星系团的中心,位于长蛇-半人马座方向,距离地球1.5亿~2.5亿光年的地方,有一个神秘的区域,被称为“巨引源”,银河系及邻近的数百万个星系正以220万千米左右的时速向它奔去。天文学家就是用这个巨引源的势力范围来确定拉尼亚凯亚超星系团边界的。这个发现对于我们来说具有特殊的意义,因为它重新定位了我们在宇宙中的位置。

沙普利超星系团.jpg

 

2、沙普利超星系团

而在拉尼亚凯亚超星系团附近,还分布着几个超星系团,沙普利超星系团就是其中之一。沙普利超星系团是一片更大规模的宇宙物质群,由超过8000个星系团和星系群组成,它与我们所在的拉尼亚凯亚超星系团是邻居,距离我们大约6.5亿光年。其引力非常强大,甚至能影响银河系在宇宙中的运行。
早在1930年,美国天文学家就预言了沙普利超星系团的存在,这位天文学家就是沙普利,所以最后以他的名字来命名该超星系团。
从远处看超星系团,它们就像是铁路线上的不同城市。而它们的边界也非常模糊,因为纤维结构通常会在大范围内把它们联接到一起。因此我们其实很难想象一个超星系团的范围,而更难想象的是大尺度结构如何从时空结构中生长起来。
不过,超星系团是在数千万到数亿光年的尺度上被组织起来的,所以宇宙学家相信,早期宇宙结构中的初始波动和涨落是形成现在我们所看到的星系团和超星系团的“种子”。当宇宙还非常年轻的时候,它的温度很高,这些大尺度结构的胚胎只不过是宇宙极早期物质中的随机涨落。随后,引力接管了宇宙,物质开始在密度较高的地方聚集,由此形成超星系团的雏形。

斯隆长城.jpg

 

3、CfA2长城

尽管超星系团的规模超乎我们的想象,但是它们并不是宇宙中最大的结构,超星系团可以构成更大的结构——长城。比如CfA2长城,它也曾被认为是宇宙中最大的结构。CfA2长城是美国天体物理学家玛格丽特·琼盖勒和约翰·彼得·赫克拉在哈佛-史密森天文物理中心研究红移现象时发现的。它的形状有点像中国的长城,长度约为5亿光年,距离地球2亿光年远。
然而,CfA2长城的精确尺度至今仍然是一个谜,因为当我们观测它时,正好面对着银河系盘面上密集的尘埃和气体,再加上大量的恒星存在,很大程度上影响了光的波长,这使科学家难以确定CfA2长城是否已经被完全观测到。
值得庆幸的是,现在科学家可以借助先进的技术,利用红外线来观测宇宙中未受影响的波长,这样他们就可以穿透银河系的尘埃和恒星的遮挡,观测更多的区域;而借助射电望远镜观测还可以发现红外线观测不到的部分,比如近红外线和X射线。尽管有了这些数据的补充,但是科学家还是不能确定他们是否已经观测到了完整的CfA2长城,就目前的观测显示,CfA2长城最长的地方有7.5亿光年。

斯隆长城和CfA2长城在宇宙中的相对位置.jpg

 

4、斯隆长城

2003年,科学家根据斯隆数字巡天观测到的数据,还发现了规模更加惊人的斯隆长城。斯隆数字巡天计划开始于2000年,它的计划是观测25%的天空,收集天体的光谱数据,目前它已经确定了上亿个星系的位置,也揭示了宇宙的大尺度结构。
从大尺度来看,斯隆长城是一个巨大的星系“丝”,几个超星系团就像链条一样连在一起,形成跨度为14亿光年的结构,它就像一只穿梭于宇宙的巨大的章鱼触手。这个结构距离地球约10亿光年。
虽然目前科学家对斯隆长城的研究还不全面,但是他们已经发现了这个结构中一些有趣的超星系团。比如,其中一个超星系团拥有异常丰富的星系核心,这个超星系团的边缘拖着数条星系构成的“卷须”,使它看起来像一只巨大的蜘蛛。另一个超星系团中的星系相互作用明显,其中一些星系还在加快合并速度。

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5、武仙-北冕座长城

伽马射线暴一般形成于物质丰富的区域,科学家认为在每一次伽马射线暴发出的地方,肯定有一个大质量的恒星,并且是走向生命尽头的恒星。科学家借助伽马射线的超强亮度来绘制遥远星系的位置,还利用这些参照位置来寻找新的结构。就这样,伽马射线暴帮助科学家锁定了目前宇宙中最大的结构“武仙-北冕座长城”。
最初,科学家发现在武仙座和北冕座的方向有一个区域出现大量的伽马射线暴。他们认为,那里可能存在一个高密度的星系团,或者存在密度极高的其他物质。最终他们发现了武仙-北冕座长城,这个结构的跨度有100亿光年,尺寸远远超过了斯隆长城。
有趣的是,为这个宇宙中最大的星体结构命名的却是一名十几岁的少年。当科学家宣布发现这个结构之后,维基百科的网页上就弹出了为其命名的页面。不少维基百科的用户都提出了自己的建议,最后这个结构被命名为“武仙-北冕座长城”。这是第一次由维基百科的用户命名的超大型天体结构。不过这个名称并不准确,因为它的结构非常大,以至于它跨越了好几个星座,而不仅仅只包括武仙座和北冕座。
武仙-北冕座长城的尺寸已经远远超越了现在的宇宙学原理,它和其他类似的结构在挑战着科学家,使他们开始调整思路,重新考虑宇宙是如何形成的。(未完待续)

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