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星系團(tuán)——數(shù)以百計(jì)的星系，它是什么樣的？
宇宙中存在著一種最大的重力束縛物，它叫做星系團(tuán)。而它的組成也如這個(gè)名號(hào)一樣不簡(jiǎn)單，主要涵蓋了三個(gè)部分：首先是數(shù)以百計(jì)的星系，包含恒星、氣體和塵埃;其次是光學(xué)望遠(yuǎn)鏡看不見的巨大的熱氣體云，一般在 30到100億攝氏度;然后是暗物質(zhì)，這是一種神秘的物質(zhì)形式，迄今為止，科學(xué)家們還沒有用任何類型的望遠(yuǎn)鏡直接探測(cè)到，但可以通過它對(duì)星系和熱氣體的引力來感受它。那么，一個(gè)星系團(tuán)的構(gòu)建大約需要多久的時(shí)間，它和星系群之間又有什么區(qū)別?
如何驗(yàn)證星系團(tuán)的組成物質(zhì)
在弄清星系團(tuán)的組成之前，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)星系團(tuán)形成之后的質(zhì)量，與該空間中可探測(cè)到的物體質(zhì)量之和并不對(duì)等：炎熱的氣體填滿了星系之間的空間、并包圍著星系，盡管星系和熱氣云非常龐大，但它所包含的質(zhì)量，比星團(tuán)中的所有星系加起來都還要多。并且，科學(xué)家們已經(jīng)確定，將一個(gè)星團(tuán)聚集在一起，至少需要大約10倍的質(zhì)量。也就是說，宇宙中還必須存在某種物質(zhì)，以提供額外所需的重力，即暗物質(zhì)。
天文科學(xué)家們認(rèn)為，星系團(tuán)形成暗物質(zhì)團(tuán)塊，它們相關(guān)的星系會(huì)通過引力被拉到一起，然后形成了數(shù)十個(gè)星系群，這些星系又合并形成數(shù)百、甚至數(shù)千個(gè)星系的星團(tuán)。當(dāng)星團(tuán)形成時(shí)，星系團(tuán)中的氣體被加熱。而這種加熱可能是一個(gè)劇烈的過程，因?yàn)榘鼑窍等旱臍怏w云團(tuán)相互碰撞，并合并成為數(shù)十億年的星團(tuán)。并且，錢德拉圖像提供了這些大型合并的戲劇性證據(jù)，觀察到了數(shù)百萬光年的宇宙“天氣系統(tǒng)”，相對(duì)涼爽的5000萬攝氏度的天然氣體云落入到了更大更熱的云中。
構(gòu)建星系團(tuán)需要多長(zhǎng)的時(shí)間
事實(shí)上，許多星系團(tuán)都是明亮的x射線源，是由強(qiáng)引力勢(shì)阱束縛住的高溫氣體所發(fā)出。而在不同星系團(tuán)中，各種類型的星系所占的比例又很不一樣，那么星系團(tuán)的構(gòu)建需要多少時(shí)間?這個(gè)問題的答案可以這樣簡(jiǎn)單概括，構(gòu)建星系團(tuán)其實(shí)需要很長(zhǎng)的時(shí)間過程。至于這個(gè)時(shí)間究竟有多長(zhǎng)，則需要取決于諸多細(xì)節(jié)，比如，宇宙中的暗物質(zhì)量，這些暗物質(zhì)的屬性是熱、還是冷，當(dāng)時(shí)的宇宙膨脹速度又是多快等。星系團(tuán)中的物質(zhì)，熱氣體中的壓力是對(duì)黑暗量的準(zhǔn)確探測(cè)。
科學(xué)家們正是通過利用這些信息和x射線調(diào)查，以計(jì)算宇宙中存在的大型星團(tuán)的數(shù)量，天文科學(xué)家還可以借此測(cè)試宇宙內(nèi)容和演化的各種理論。而在眾多的宇宙探索任務(wù)中，錢德拉對(duì)星系團(tuán)中熱氣云的觀測(cè)，將為宇宙的最初起源、演化過程和最終命運(yùn)提供其他重要線索?？茖W(xué)家們可以通過結(jié)合x射線和微波觀測(cè)來測(cè)量聚集氣體的影響，因?yàn)樗⑸溆钪嫖⒉ū尘?，并從宇宙深處流過星團(tuán)。而過程中的散射量使得估計(jì)到群集的距離成為可能，這些信息可用于推斷宇宙的大小和年齡。
星系團(tuán)中巨大隱藏氣體的命運(yùn)
在星系團(tuán)的探索中，還有另一個(gè)有趣的問題，它是星系團(tuán)中隱藏巨大氣體的最終命運(yùn)。在星系團(tuán)的團(tuán)簇中，所有氣體和暗物質(zhì)的擠壓，將團(tuán)簇中心的粒子推向一起。這導(dǎo)致了它們更頻繁地碰撞，并慢慢地將其能量損失到輻射，例如，那些緩慢泄漏氣體的輪胎。在十億年左右的時(shí)間里，這種輻射泄漏將造成極大的損失，如果...
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星系團(tuán)：特征的探索！
在廣闊的宇宙空間里，遍布著不計(jì)其數(shù)的星系，但它們往往都不會(huì)孤立存在，而是通過自身引力的作用，與其他一個(gè)、甚至多個(gè)星系束縛在一起。正如地球上的我們由于重力被固定在地表行走一樣，行星之間也會(huì)通過力的作用相互連接。而這些星系組成的群體，可以小到由兩個(gè)繞軌道運(yùn)行的星系組成，也可大到由延伸一千萬光年以上的數(shù)千個(gè)星系所構(gòu)成?？茖W(xué)家們將擁有星系數(shù)量超過100個(gè)的龐大天體系統(tǒng)稱為星系團(tuán)，比如，在處女座星系團(tuán)中，僅已知的星系數(shù)量就超過了一千個(gè)。那么，星系團(tuán)這種已知宇宙中最大的物體，到底具有哪些特性?而位于該天體系統(tǒng)中某些極端區(qū)域的星系，又正在經(jīng)歷著怎樣令人困惑的演變過程?
宇宙中龐大的星系團(tuán)具有哪些特性
迄今為止，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的星系團(tuán)數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了上萬個(gè)，而宇宙中至少85%的星系，都是其他星系團(tuán)或星系群的成員之一。關(guān)于星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng)特征，科學(xué)家們一般是從成員星系間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(彌散速度)，以及整個(gè)星系團(tuán)的視向運(yùn)動(dòng)這兩個(gè)方面來進(jìn)行觀察。通常情況下，較小星系團(tuán)的彌散速度范圍會(huì)保持在每秒250到500公里，而較大星系團(tuán)的彌散速度則可以達(dá)到每秒2000公里，研究人員可以通過彌散速度來計(jì)算星系的平均質(zhì)量，同時(shí)獲取更多該星系團(tuán)穩(wěn)定性的重要信息。
事實(shí)上，星系團(tuán)發(fā)生變化的過程相對(duì)比較緩慢，若一個(gè)星系團(tuán)發(fā)生重大的變化，那么這個(gè)過程需要耗費(fèi)的時(shí)間，甚至?xí)臀覀冇钪娴默F(xiàn)有時(shí)間一樣長(zhǎng)。因此，星系團(tuán)很好的保留了其形成過程中遺留的痕跡，這對(duì)于我們了解星系的形成和其結(jié)構(gòu)組成而言，都具有更多的探測(cè)依據(jù)。當(dāng)然，盡管星系團(tuán)是由多個(gè)星系所構(gòu)成，但它們本身并不能直接劃等號(hào)。比如，星系需要借助超新星爆炸將氣體驅(qū)除，而星系團(tuán)則更傾向于將系統(tǒng)中的氣體進(jìn)行保留。簡(jiǎn)而言之，像星系團(tuán)這樣的群集存在形式，更像是一個(gè)封閉性的系統(tǒng)，科學(xué)家們能夠通過團(tuán)簇內(nèi)的化學(xué)組成信息，研究宇宙中核合成的整個(gè)歷史過程。
在整個(gè)星系團(tuán)中，可見的部分主要是構(gòu)成這些星系的恒星，它們是其中極小的存在部分，也是這個(gè)團(tuán)簇中最不具有神秘感的部分。比如，科學(xué)家們通過x射線發(fā)射對(duì)星系團(tuán)進(jìn)行了研究，達(dá)到10到100(百萬度)的高溫氣體被來自星系團(tuán)引力的x射線所捕獲，并且，這種人眼無法觀察到的氣體在該星系團(tuán)中占據(jù)的質(zhì)量百分比，比我們可見的恒星質(zhì)量部分大得多。或許你有所不知，不管是恒星的形成、星系的形成，還是宇宙的形成問題，這些都是最基本、又最難以回答的問題。
從第一個(gè)星系形成到現(xiàn)在，已過去了數(shù)十億年的時(shí)間，而星系團(tuán)便是解開這些疑惑的最佳地點(diǎn)之一，由于宇宙一直處于不斷膨脹的狀態(tài)之中，因此，我們能夠通過觀察產(chǎn)生紅移的物體以回到更久遠(yuǎn)的過去。當(dāng)然，要觀察具有超高紅移的物體并不是一件易事，并且，我們還需要進(jìn)行大量的樣本統(tǒng)計(jì)。比如，當(dāng)我們需要對(duì)處女座星系團(tuán)的大小變化，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)期以來的趨勢(shì)描述，便需要觀察更多的星系團(tuán)，才能夠確認(rèn)這種趨勢(shì)的正確性。
星系團(tuán)極端區(qū)域中的星系有何不同
在宇宙空間里已被發(fā)現(xiàn)...
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130億光年的星系團(tuán)被發(fā)現(xiàn)了！
130 億光年外，科學(xué)家新發(fā)現(xiàn)了由12 個(gè)星系組成的最古老星系團(tuán)，可能包含早期宇宙發(fā)展的線索。
星系團(tuán)(galaxy clusters、cluster of galaxies)是由星系組成的自引力束縛體系，通常尺度跨越數(shù)百萬光年，包含數(shù)百～數(shù)千個(gè)星系;只包含少量星系的星系團(tuán)叫做星系群，銀河系所在的星系群稱為本星系群，成員星系約50 個(gè);距離本星系群較近的星系團(tuán)是室女座星系團(tuán)，包含超過2,500 個(gè)星系。
而在早期宇宙中，由數(shù)十個(gè)星系組成的自引力束縛系統(tǒng)稱為原星團(tuán)(protocluster)，是一種數(shù)量稀少且密度極高的特殊系統(tǒng)，不容易被發(fā)現(xiàn)，但為了理解當(dāng)今宇宙星系團(tuán)如何發(fā)展出如此龐大的成員數(shù)，天文學(xué)家一直致力于尋找古老原星團(tuán)，希望找出它們?nèi)绾螐摹感⌒菆F(tuán)」蛻變成如今巨大星團(tuán)的原因。
最近，一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)使用世界最大的三架望遠(yuǎn)鏡：昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡(又稱斯巴魯望遠(yuǎn)鏡，subaru telescope)、凱克望遠(yuǎn)鏡和雙子座望遠(yuǎn)鏡(gemini telescope)，從130 億光年之外發(fā)現(xiàn)了至今最古老的星系團(tuán)「z66od」，總共包含12 個(gè)星系，其中最大星系為昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡在10 年前就發(fā)現(xiàn)的巨大星云「himiko」，這次被進(jìn)一步確認(rèn)為星系。
除了「z66od」原星團(tuán)，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)另一個(gè)名為「z57od」的原星團(tuán)，至少包含44 個(gè)星系，距離地球約127 億光年，然而z66od 原星團(tuán)內(nèi)部形成的恒星數(shù)量，是宇宙同一時(shí)期內(nèi)質(zhì)量相似的其他星系5 倍之多，可能是因?yàn)閦66od 系統(tǒng)中存在大量氣體。
此外，研究人員發(fā)現(xiàn)himiko 星系雖然身軀最為龐大，但出乎意料的是它并不位于星系團(tuán)中心，而是在距離中心5,000 萬光年外的邊緣處，目前還不清楚為何himiko 不在原星團(tuán)中心，進(jìn)一步分析或許能理解星系團(tuán)與大型星系之間的聯(lián)系關(guān)鍵。
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星系團(tuán)，你知道星系團(tuán)有哪些嗎？
在遙遠(yuǎn)的銀河外星系，天文學(xué)家通過大望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了上千億個(gè)星系，它們并不是孤立地分散在宇宙之中，而是聚集起來形成一個(gè)個(gè)集團(tuán)，這樣的集團(tuán)大小不一。這些集團(tuán)中存在著一種被自然數(shù)星系際介質(zhì)的高溫氣體保衛(wèi)，這些扭轉(zhuǎn)的質(zhì)量相當(dāng)于星系集團(tuán)中所有星系質(zhì)量的總和?？茖W(xué)家通過力學(xué)的方法對(duì)星系集團(tuán)的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)這些星系集團(tuán)的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于星系和氣體質(zhì)量的總和，這些質(zhì)量的來源被稱為暗物質(zhì)。這種由星系、氣體和大量的暗物質(zhì)在引力的作用下聚集而形成的龐大的天體系統(tǒng)就是星系團(tuán)。
星系團(tuán)(galaxy groups and clusters)是由星系組成的自引力束縛體系，通常尺度在數(shù)百萬秒差距，包含了數(shù)百到數(shù)千個(gè)星系。包含了少量星系的星系團(tuán)叫做星系群。銀河系所在的星系群叫做本星系群，成員星系大約為50個(gè)。距離本星系群較近的一個(gè)星系團(tuán)是室女座星系團(tuán)，包含了超過2500個(gè)星系。那么宇宙中典型的星系團(tuán)有哪些呢?
武仙座星系團(tuán)
武仙座星系團(tuán)是一個(gè)離我們六億五千萬光年遠(yuǎn)的宇宙島群，上面這些星系是星系團(tuán)的部份成員。這個(gè)星系團(tuán)擁有大量富含塵埃云氣及恒星形成區(qū)的旋渦星系，還有少量缺乏塵埃云氣和新生恒星的橢圓星系，研究人員認(rèn)為武仙座星系團(tuán)和宇宙初期的年輕星系團(tuán)很相似，因此探索武仙座星系的型態(tài)和它們?nèi)绾位ハ嘤绊?，可以找出星系和星系團(tuán)演化的線索。
武仙座星系團(tuán)擁有很多漩渦星系，這些漩渦星系具有豐富的氣體和塵埃，恒星就在此誕生;不過它也擁有相對(duì)較少的橢圓星系，而這些橢圓星系則是缺少氣體和塵埃以及與此相關(guān)的新星。形成漩渦星系的恒星是淡藍(lán)色的，而形成橢圓星系的恒星是淡黃色的。宇宙深處，很多星系看起來在碰撞或合并，然而另一些似乎是被扭曲了，這就是一個(gè)明顯的證據(jù)，它證明了星系團(tuán)之間普遍發(fā)生相互作用。日積月累，星系團(tuán)的相互作用很可能影響星團(tuán)本身的組成。研究人員認(rèn)為武仙座星團(tuán)與遙遠(yuǎn)的、早期宇宙的星系團(tuán)非常相似，而且探究武仙座附近的星系類型和他們之間的相互作用將有助于幫助解開星系團(tuán)演化的謎團(tuán)。
室女座星系團(tuán)
室女座星系團(tuán)是離銀河系最近的星系團(tuán)，在天空中橫跨5度的范圍，大約是滿月的十倍大。它包含有類似于銀河系那么大的星系2 500多個(gè),包括旋渦星系、橢圓星系和不規(guī)則星系。它距離我們約數(shù)千萬光年。室女座星系團(tuán)的質(zhì)量非常巨大，甚至正把我們的銀河系拉過去。室女座星系團(tuán)不僅有普通的星系，還擁有溫度高到會(huì)發(fā)出x射線輻射的云氣。星系團(tuán)內(nèi)外星系的運(yùn)動(dòng)表明，星系團(tuán)所含的暗物質(zhì)超過了可見的物質(zhì)。
室女座星系團(tuán)的準(zhǔn)確距離仍有爭(zhēng)議(見宇宙距離尺度)，但一個(gè)廣為接受的數(shù)值是1,500萬秒差距;如果這個(gè)距離能夠準(zhǔn)確測(cè)定，比如用哈勃空間望遠(yuǎn)鏡研究其中的造父變星，那將給宇宙距離尺度提供重要定標(biāo)。1994年公布了用哈勃望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行這類測(cè)量的首批結(jié)果，得出了比較大的哈勃常數(shù)值約80公里每秒每百萬秒差距，但這并不是最后結(jié)論。
室女座星系團(tuán)中第二位最亮星系(m87)是該團(tuán)...
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