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星系群,星系团和超星系团

时间:2020-09-15    点击: 次    来源:986文章网    作者:佚名 - 小 + 大

——星系群,星系团和超星系团
74.星系的空间分布
星系在天球上的分布远不是均匀的。表观观测上它们大多数分布在高银纬的天区,在银道附近几乎看不到它们的踪影,故此天区有隐带之称。其实,在隐带方向并非不存在星系,只不过是银河系内集聚在银道面附近的星际尘埃把它们遮住了。
用统计方法分析星系的分布,发现它们有集结成大小不同的系统的倾向。孤立的星系只是极少数,多数星系是双重星系和多重星系的成员。多重星系由几个彼此靠近,有物理联系的星系组成。比多重星系更大的系统有星系群,星系团和超星系团。
星系群由 10 个至几十个星系组成,结构较松散。据对银河系周围 31 兆秒差距范围以内的统计,大约有 54 个星系群。其直径介于 0.3~2.5 兆秒差距之间,其中心之间的平均距离为 7 兆秒差距。星系群的形状颇不规则,每一个星系群内大质量的主要星系一般是旋涡星系。比星系群更大的系统是星系团,它是由几百或几千个星系组成的,其平均直径为几兆秒差距;超星系团是现在已知的最大的星系系统,也是宇宙中迄今已知的最大的物质成团结构。超星系团的成员星系团数最少为 2~3 个,一般在 5~10 个之间。已发现的 50 个超星系团的成员数大多为 10 个或 11 个,最大的拥有 29 个成员星系。超星系团的平均直径为 2×108 光年,总质量高达 1015~1017M。观测表明,星系团有沿长条形链排列的倾向,而为数众多的星系则作片状分布,于是我们得到所谓的宇宙的分格结构:在尺度为 3×108 光年数量级的立体格子内部没有或只有很少星系,大量的星系位于格面上,沿格棱的星系数目增多,在格子顶点处星系更为密集。
我们的银河系也不是一个孤立的星系,它跟南天的大、小麦哲伦云一起组成了三重星系,而它们又同属一个星系群,称本星系群,其成员都是银河系的近邻。本超星系团是一个长径为 108 光年,厚度为 6×106 光年的扁平状天体系统。
宇宙在小于超星系团的尺度内是有结构从而也就是不均匀的;但在更大尺度的空间里,星系的分布才呈现出均匀性和各向同性。
75.关于星系团
星系团是天文学研究中的一个十分重要的层次。对于它的研究不仅能揭示星系团的整体及单个成员的天体物理性质,而且对星系和宇宙学的研究也有重大影响。因此,多年来它一直是天文学和天体物理学研究中的重要课题之一。主要研究内容包括星系团表、星系团成员的确定、光度函数、质量和动力学问题。
由于在各种差别相当大的角径范围内都有星系成团的现象发生,而团成员的星系数目相差也很大,因此很难对星系团给出一个唯一明确的定义。通常的研究者只能按星系团表。各种星系团表制订所依据的共同原则是:星系团是一个星系密度比较高的区域,如果某天区内星系的平均面密度为δO,而星系团区的面密度为δ,则<δ/δO>≥N,要求 N 为大于一的数。此外还有下面三个原则:(1)规定一个线度或角度范围,以防止垦系多重系误为星系团;(2)规定一个星等范围,以排除大量暗星系;(3)规定一个红移或距离范围,以保证所选定的对象确在一个有限的三维空间范围。目前被应用得最广泛的星系团表是 Abell 和 Zwicky 星系团表。
在星系团的研究中一个十分重要但至今尚未解决的问题是星系团的质量短缺问题。团的总质量可由维里定理,或由团内星系的观测空间分布及速度分布与理论模型的比较,以及由团际引潮力作用来求得。这三种方法所得的结果是比较一致的。由此确定星系团的质量一般都在 105M 量级。而按星系团的质光比的分析表明,星系发光部分的质量仅占团总质量的 10%。从 X 射线观测也表明团中热气体的质量仅占总质量的 10%左右,这就出现了质量短缺问题。这个问题和整个宇宙中的质量短缺问题是一致的。它显示宇宙中大量的暗物质的存在。
一般认为暗物质并不束缚在团星系中,这是因为星系的两体弛豫作用正比于星系质量,如果短缺质量束缚于单个星系中并与它们的亮度成正比,则质量分层效应将非常显著,而观测中并未发现此类现象。推测这种短缺质量可能以连续占据整个团空间的形式存在,但其分布是与团中星系的分布是相类似的。
76.星系际物质和宇宙巨洞
存在于星系与星系间的气体和尘埃称为星系际物质。它们有的聚集于两个相互邻近的星系之间,构成星系之间的物质桥;有的位于星系团内,成为星系团暗物质的一部分。有的更位于星系团之间,形成星系团际物质。星系际物质的气体成分可能是中性气体,也可能是电离气体。星系际物质也和星际物质一样具有消光效应。在一些星系际物质较密集的地方也可能形成星系际暗云。目前已发现几个可能是星系际暗云的天区。星系际物质的研究与宇宙学和星系演化的研究有极密切的关系。宇宙的总质量密度对宇宙演化的最后结局有直接的影响,而星系际物质对宇宙的总物质密度的贡献是不容忽略的。在星系的演化中,一些激扰星系可以抛出物质进入星系际空间,形成星系际物质。星系际物质也可能被正常星系吸收,或形成新的星系。星系际物质的平均密度约为 2×10-34 克/厘米 3(在一般空间)到 5×10-30 克/厘米 3 (在星系团中心附近)之间。
另一方面,由星系团形成超星系团时,其形状和尺度大小就更不确定了。它和我们所划分的其他各类团如太阳系、银河系或其他星系及星系团不同,它们都是孤立在宇宙空间的体系,即物质集中在中心区域附近,周围是空的空间。而超星系团间是分不清的,物质分布是网状的,周围空间反被这些“网”包围成一个一个的“洞”了,天文学家称之为空洞或称宇宙巨洞。

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