大尺度结构

镜像快照 · 2026-11-05 · 查看 NASA 原文 ↗

大尺度结构

大尺度结构

哈勃超深场中捕捉到的近一万个星系,看起来也许像是随意散布在天空各处。但包括银河系(Milky Way)在内的星系,往往都是太空中更大结构和超结构的一部分。星系群和星系团是由引力(gravity)束缚在一起的星系集合,它们是构成宇宙更大尺度结构的基本单元。

The Hubble Deep Field
哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)在2004年拍摄了这张名为哈勃超深场的图像,它由800张图像叠加而成,累计曝光11.3天。图中包含约一万个星系。NASA

星系群

星系群通常包含100个或更少的星系。银河系和它最近的邻居,包括仙女星系(Andromeda),与另外50多个星系一起,共同生活在本星系群(Local Group)中。

星系团

composite image of the Perseus Cluster
NASA的钱德拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory)拍摄到了这个巨大的英仙座星系团,它是已知最大的星系团之一

Galaxy clusters contain many more galaxies, from hundreds to thousands. The Coma cluster, for example, houses over 1,000 individual galaxies and stretches over 20 million light-years across.

In addition to their galaxies, these clusters also contain a lot of hot gas – tens of millions of degrees – and abundant amounts of dark matter, an invisible substance that scientists know must exist but have yet to identify.

Superclusters

超星系团是星系团、星系群和单个星系的大型集合,它们通常彼此之间没有引力束缚。包含银河系的本星系群位于拉尼亚凯亚超星系团的外缘。

星系际介质

The Intergalactic Medium
加州理工学院的宇宙网成像仪拍摄了这张图像,展示了被氢(蓝色)包围的类星体1549+19,以及一条从左下方流入的气体纤维。克里斯托弗·马丁(加州理工学院),罗伯特·赫特(加州理工学院)

星系际介质是存在于星系之间空间中的气体和等离子体——电子与带电荷原子的混合物。它极其炽热,温度可达数百万度,但也非常稀薄,每立方英尺大约只有一个原子。作为对比,恒星之间“空无一物”的空间每立方英尺可能有1000个原子。因此,尽管这种介质很热,但它分布得如此稀疏,以至于比星系内的恒星和其他发光物质还要暗淡。这使得它很难被探测到。

星系际介质的大部分由氢和氦组成,这是大爆炸后留下的原始气体。但在宇宙历史进程中,介质中较重元素的数量有所增加。这些元素包括氧、氖、镁、硅和硫,它们在恒星燃烧和演化过程中被制造出来。超新星——标志某些恒星生命终结的爆炸——将这些元素喷射到介质中。

星系墙

超星系团的聚集可以形成星系墙或星系片。这些墙可能是可观测宇宙中已知最大的超结构。它们可以横跨数亿光年,但相对较薄——深度仅约2000万光年。

天文学家发现的第一个星系墙被称为后发墙,它长约5亿光年,深1600万光年,距离我们3亿光年。此后科学家又确认了其他墙,其中最著名的是斯隆长城,它跨越约14亿光年。

宇宙网

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Fly through the cosmic web, the large-scale structure of the universe, through this visualization. Each bright knot is an entire galaxy, while the purple filaments show material between them. To the human eye, only the galaxies would be visible. This visualization allows us to see the strands connecting galaxies and forming the cosmic web. Credit: NASA/NCSA University of Illinois Visualization by Frank Summers, Space Telescope Science Institute, Simulation by Martin White and Lars Hernquist, Harvard University

星系、星系群和星系团、超星系团以及星系墙,都以扭曲的丝状结构排列,这种结构被称为宇宙网。当宇宙中物质的引力将越来越大的天体吸引到一起时,宇宙网便形成了。这导致星系聚集,而它们之间则留下空间空洞,就好像星系搁在空泡泡上一样。在这些聚集区相交的地方,便形成了星系团和星系墙等更大的结构。

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