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星系大尺度结构
星系在宇宙中的分布呈现网状结构,从宏观角度审视,形成了类似蜘蛛网或神经网络的宇宙大尺度分布。
绝大多数星系并非孤立存在,而是相互关联的。
这些关联的星系通常通过重力作用形成集团,星系集团由大约50个左右的星系组成,而星系群则包含数千个星系,它们跨越数百万秒差距的广阔空间。
星系集团的统治者通常是巨大的椭圆星系,它通过潮汐力影响和改造邻近的卫星星系,将质量汇聚至其中。
更进一步,超星系集团构成了一个拥有数万个星系的庞大集合体,其中包括星系群、星系集团以及零星的单个星系。
在超星系集团的尺度上,星系汇呈现出薄片状和细丝状的排列,环绕着巨大的空洞。
银河系作为本星系群的一员,与其他众多星系共同构成了一个直径约1022百万秒差距的小星系群。
银河系和仙女座星系是本星系群中最大的两个星系,许多较小的矮星系则是它们的卫星星系。
整个宇宙在大尺度上展现出各向同性和均质性,星系的分布如同海洋中的岛屿,被一个个气泡状的空白区域所包围。
这些岛屿与气泡共同构成了宇宙大尺度分布的壮观景象。
恒星系或称星系,是宇宙中庞大的星星的“岛屿”,它也是宇宙中最大、最美丽的天体系统之一。
到目前为止,人们已在宇宙观测到了约一千亿个星系。
它们中有的离我们较近,可以清楚地观测到它们的结构;有的非常遥远,目前所知最远的星系离我们有将近一百五十亿光年。
红移巡天如何揭示宇宙的大尺度结构?
在宇宙的观测中,一个显著的发现是大尺度的均匀性和各向同性,这个尺度大约是一亿秒差距(三亿光年)。
在这个范围内,超星系团和星系纤维在宏观上呈现出平滑的分布,但在微观上则显得随机。
这种大规模结构的完整呈现,得益于1990年代红移巡天的完成。
莱曼α森林,作为大尺度结构的又一证据,出现在类星体光谱中,表现为一系列吸收谱线,这些谱线揭示了空间中存在大量稀薄但庞大的氢气云,它们被认为与新星系的形成密切相关。
然而,描述宇宙结构时必须谨慎,因为重力对光线的影响并非表面可见。
重力透镜效应,正如广义相对论所预测的,会扭曲光线路径,使得我们看到的图像与实际方向有所不同。
尽管强大的重力透镜有时能帮助我们放大遥远星系,使得观测更为容易,但弱透镜的微小影响也会微妙地改变我们对宇宙大尺度结构的理解。
2004年的研究通过观察这种微妙的重力切变,为宇宙模型的验证提供了关键信息。
与仅依赖红移测量距离的星系不同,星系团周围的星系会因为引力吸引而产生微小的蓝移,而星系团内部的星系则因为不规则运动和红移效应,呈现出拉长的假象,这被称为“上帝的手指”现象,是宇宙结构复杂性的直观展示。
宇宙大尺度结构在物理宇宙学中是描述可观测宇宙在大范围内(典型的尺度是十亿光年)质量和光的分布特征。
巡天和各种不同电磁波辐射波长的调查和描绘,特别是21公分辐射,获得了许多宇宙结构的内容和特性。
结构的组织看起来是跟随着等级制度的模型,以超星系团和纤维状结构的尺度为最上层,再大的似乎就没有连续的结构了,这所指的就是伟大的结局现象。
宇宙是由哪些结构组成的?
宇宙,这个令人困惑又着迷的领域,由空间、时间、物质和能量构成,是一切存在的基石。
它不仅仅是我们所知的地球和太阳系,而是涵盖了所有的物质、能量和事件。
根据大爆炸理论,宇宙已经存在了大约200亿年的时间。
下面,让我们来探索宇宙的结构组成。
1. 行星我们的地球是太阳系中八大行星之一。
这些行星包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
除了这些,还有众多卫星、小行星、彗星和流星体。
这些天体距离我们相对较近,因此我们对它们较为熟悉。
2. 恒星和星云夜空中那些闪烁的星星大多是恒星,它们像太阳一样能够自发地发光发热。
银河系内就有超过1000亿颗恒星。
恒星们喜欢“群居”,它们中的一些是双星,紧密围绕彼此旋转;还有一些是多星系统,甚至可以达到数十万颗恒星聚集在一起,形成星团。
3. 银河系及河外星系随着我们对宇宙距离测量能力的提升,我们逐渐在更大的尺度上理解了宇宙的结构。
银河系的发现是我们认识宇宙过程中的一个重要里程碑。
银河系的理解包含了两层意思:一是我们了解了银河的形状,二是我们确认了河外星体的存在。
4. 星系团当我们进一步放大观测尺度,我们会发现宇宙由大量的星系构成。
为了理解宇宙的结构,我们需要关注星系在空间中的分布规律。
5. 大尺度结构目前,我们称10Mpc以上的结构为宇宙的大尺度结构。
观测到的宇宙大小约为104Mpc。
有趣的是,星系在大尺度上的分布呈现出泡沫状的特征,即存在许多看不到星系的“空洞”区域,而星系则聚集在这些空洞的壁上,形成纤维状或片状的结构。
这一层次的结构被称为超星系团,其典型尺度为几十兆秒差距。
综上所述,星系的分布是宇宙结构的最直接表现。
目前观测到的结果显示,直至50Mpc的尺度,星系呈现出有层次的结构,可以分为可见和不可见两类。
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