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星系解析:星系的结构及星系团的形成

时间:2023-08-20 13:51:08

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星系解析:星系的结构及星系团的形成

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星系是宇宙中最大的单个物体,平均跨度大约为10万光年。然而组成星系的结构以及星系群又是怎么样的呢?今天小编为大家讲解一下这方面的知识。

星系的结构:

形成恒星的物质仅仅是包含在星系中所有物质的极小部分,其余的质量以灰暗物体的形式存在,它们太暗,以至于我们无法从观测星系时看到,或者甚至这些我们无法探测到的物质形式就是暗物质。

在从地球无法看到的昏暗物质中,螺旋星系盘中含有大量不发光的尘埃与气体线。有时候尘埃线能被看到是因为它们挡住从旋臂上发出的光,从而使我们能看到它们的轮廓。星系盘中同样包含着许多的更暗、更老的恒星,因为它们的光芒被旋臂上年轻明亮的恒星掩盖,所以无法被看到。恒星围绕着螺旋星系的旋转为我们提供了许多关于星系中比可见部分更多物质的重要线索。恒星移动得很快,以阻止星系飞离天文学家们相信的围绕螺旋星系的巨大、隐藏着的球状物质晕。

从可见的证据上来,星系的质量与太阳系一样,似乎集中在它的核内。这也许意味着,随着星系的旋转,离核心较远的恒星要比距离较近的恒星移动得慢。但是,实际观测并不支持点。相反,星系的质量更像是存在于它的可见区域之外,包含在巨大的球状物质晕中。

晕中的物质被认为包括了好几种不同的物体,例如星系盘逃逸出来灰暗恒星;失败的恒星,它们被称为矮褐星;恒星崩塌、死亡之后的遗迹形成了包括中子星、黑洞在内的物体。气体云可能够存在于星系晕中。除了灰暗物体之外,星系晕也包含了名为球状星团的发光体。

球状星团类似于椭圆星系,它们是被相互间的引力束缚在一起的恒星的球形集合物。在球状星团中没有恒星产生,它们环绕着自己的母星系,并且界定出一个球状区域,这被认为代表着星系晕边界。

球状星团包含了非常老的恒星——大部分被认为是在100亿年前形成的。然而一些恒星甚至更老,有着估计和宇宙一样的年龄。最大的球状星团包含了几百万颗恒星。典型的螺旋星系有大约150个球状星团,而椭圆星系可能包含上千个。一般认为气体云团崩塌形成星系时,孤立区域会各自崩塌并形成球状星团。

许多天文学家相信,在星系晕之外,还存在着一个甚至更大的球状区域,这被称为冕。星系冕可能有星系晕的4倍大的直径,可能包含了奇特的暗物质粒子,它们的行为特征与五中稳定的基本粒子大不相同。受到技术的限制,甚至使用目前最先进的设备也探测不到这些粒子,然而它们的存在却可以通过它们对星系中发光物质的引力作用推测出来。一些天文学家提出,星系冕可能占据了许多达星系总物质量90%的比例。

星系团:

几乎所有的星系都通过引力与其他星系相关联,这样的联合就被称为星系群或星系团——取决于包含的星系数量。我们所在的星系——银河系是本星系群中的一员,本星系群包含了大约20个不同大小的星系。超过数十个星系组成的联合称为星系团,它们有不同的形状和大小:有的是球形的,有些则是不规则的,并且蜿蜒着穿过宇宙。不同的星系团类型包含了不同种类的星系,通过研究所包含的星系类型,天文学家能够了解星系的形状是怎么演化的,尤其是螺旋星系如何形成椭圆星系的。

在球状星系团中,大部分星系的椭圆星系。这些星系团类似于圆球形星团——组成方式相同,只是规模大的多。它们不是由单个的恒星组成,而是由不同的星系组成。这些星系团环绕着一个星系十分集中的中心按照固定的椭圆轨道运行,这些轨道周期性地将它们带到这些致密的区域中。一旦到那里,螺旋星系就会与其他的星系碰撞形成椭圆星系。在一些情况下,星系团的中心部分是一个巨大的椭圆星系,这些就是cD型星系,它们被认为是由多个较小的星系的连续合并产生。不规则星系团主要由螺旋星系组成,没有固定的形状或者引力中心,它们的成员星系间很少能够相互接触。

星系团同样会因为引力与别的星系团束缚在一起。通过澳大利亚的2dF与美国的斯隆数字空间探测器望远镜等仪器,天文学家绘制了数十万的星系的位置和红移,表明这些星系并不是均匀的分布在宇宙中,而是构成了扫过整个宇宙的名为超星系团的链状结构。本星系群属于一个超星系团,被称为处女座超星系团,它的直径超过了1亿光年。超星系团看起来似乎聚集在一个超大的球状巨洞周围。这可能与对宇宙背景辐射的研究中探测到的原始物质中的“粗块”有关。最大的超星系团是一个被称为长城的薄片,它覆盖了超过2.5亿乘以7.5亿光年的区域。

星系团内引力往往能够抵消宇宙的膨胀。星系也就按照它们之间的引力作用而移动。但是超星系团极其大,它的内部空间正如哈勃流所示那样应当正在膨胀。由于引力的影响,这不再是一种简单的膨胀性运动。不同于各处均匀的生长,超星系团随着宇宙的膨胀逐渐地被拉长。

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