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回顧:銀河系只是萬分之一,它的上級拉尼亞凱亞超星系團,有多大?

2024-10-22科學

太陽系,這個我們熟悉而又神秘的家園,是我們所居住的地球所屬的星系。當我們擡頭仰望星空時,我們看到的夜空中最耀眼的光點,就是太陽系中的恒星——太陽。 然而,太陽系遠不止太陽一個星體,它是一個龐大而復雜的天體系統,由太陽、行星、衛星、小行星、彗星和宇宙塵埃等組成。

太陽系的核心就是太陽,它是一個巨大的恒星,質素約占太陽系總質素的99.86%。 相比之下,地球僅占太陽系總質素的0.0003%,連個零頭都比不上。 太陽的直徑約為139萬公裏,是地球直徑的約109倍,而它所散發的能量則支撐著太陽系中所有行星和其他天體的生命活動。

太陽系有多大?目前科學界並沒有一個具體的邊界,在不同的定義和邊界條件下,太陽系的尺寸可以有所不同。如果我們將海王星軌域作為太陽系的邊界,那麽太陽系的直徑約為60個天文單位,大約相當於90億千米。日球層是太陽的外大氣層,它的邊界被稱為太陽圈,如果以日球層為邊界,則太陽系的直徑約為100個天文單位。如果我們將奧爾特雲視為太陽系的邊界,那麽太陽系的直徑會更大,估計約為20萬個天文單位,換算下來大約是3.16光年。

目前美國航天局發射的旅行者一號已經飛離地球233億公裏,乍看之下好像很遠, 然而換算下來僅飛了155.75個天文單位,也就是大約0.0025光年,它要想真正飛離太陽系至少還需要4萬年左右的時間。 太陽系的龐大已經令人咋舌,而在太陽系之上還有更加龐大的銀河系。

太陽系的上級

銀河系,這個浩瀚而神秘的宇宙家園,是我們所居住的宇宙中最為壯麗的星系之一。 從地球上仰望星空,我們只能看到微弱的亮點,但當我們深入探索銀河系的奧秘時,才能真正領略到它的壯麗與復雜。

銀河系是一個巨大的旋渦狀星系,含有約1000億到4000億顆恒星。 它的直徑約為10萬光年,而厚度約為12000光年左右。它是一個扁平的旋轉盤狀結構,中心凸起,邊緣相對較薄,其形狀類似於一只旋渦,恒星和星際物質沿著旋臂旋轉,仿佛一幅宇宙的絢麗畫卷。

太陽系處於銀河系的一個旋臂中,被稱為獵戶座旋臂,靠近內側邊緣。 該旋臂位於銀河系中心的一定距離處,並以逆時針方向繞銀心旋轉。這使得太陽系處於銀河系的較外圍區域,但並不是最外層的邊緣位置。 整個太陽系距離銀河系中心約2.6萬光年。太陽系的運動方向基本上朝向織女星,靠近武仙座的方向,偏離銀河中心大約86度。

龐大的銀河系

今年4月,中國天文學家精確測量了距離銀河系中心1.6萬光年至8.1萬光年範圍內的恒星運動速度,並以此估算出銀河系的質素約為8050億個太陽質素。 與太陽系類似,銀河系中心也有一個質素極大的天體:銀河系中心超大質素黑洞——人馬座A*(Sagittarius A*)。

它的質素相當於大約450萬個太陽質素的總和,現今利用無線電頻譜拍攝人馬座A*的成像,最高解像度的波長1.3毫米,顯示其大小約為37微角分。 按照地球與銀河系的平均距離2.6萬光年計算,可以推算出人馬座A*的直徑約為4400萬公裏。 4400萬公裏是什麽概念?水星的近日點為4600萬公裏,而地球距離太陽則為1億5千萬公裏,可見4400萬公裏在天文學中實在不算一個很大的範圍。400萬倍太陽質素倍限制在這麽小的球體內,其密度將遠超一般的天體,相對的重力也將非常強大。

現代天文學家認為,人馬座A*重力之強大足以束縛住銀河系中心的星體,並影響著整個星系的運動。 這個超大質素黑洞的存在,讓銀河系中心成為一個充滿活力和獨特物理現象的地方。

銀河系已經足夠龐大,然而與宇宙相比它又顯得微不足道了。大爆炸理論認為,在約138億年前,宇宙處於一個極度高溫高密度的狀態,然後經歷了一次巨大的膨脹和演化,形成了我們現在所知的宇宙。 而我們的銀河系形成於大約100億年前左右,相對來說比較年輕,整個宇宙像銀河系這樣的星系少說也有數十億個。

銀河系的上級是誰?

無數像太陽系這樣的恒星系統組成了銀河系,那麽銀河系的上級又是誰?銀河系是宇宙中最大的天體結構嗎?可以肯定的是,銀河系是微不足道的,在銀河系之上還有本星系群,從名字上就很容易看出: 本星系群是銀河系與其他大約50個星系組成的星系群。

它的直徑約為1000萬光年,質素約為6.5×10^13太陽質素,其中大部份質素集中在銀河系和仙女星系。 相對於整個星系群的質素,群內的氣體質素較少,約占總質素的2%。本星系群也是更大尺度上的室女座超星系團的一部份。

超星系團是一個天文學上的術語,用來描述由多個星系團組成的更大尺度的結構。星系團是由一群星系以及它們之間的大量氣體和暗物質組成的集合體。 而超星系團則是由多個星系團以及它們之間的相互作用和重力相互作用形成的更大規模的結構。

室女座超星系團是地球附近最大的超星系團之一,它的直徑約為11000萬光年,包含了多個星系群,其中最著名的是室女座星系團,它是室女座超星系團的中心部份。室女座星系團包含了數千個星系,其中大部份是橢圓星系。

按照常理來講,本星系群包括銀河系都應該朝室女座超星系團中心聚攏。 然而研究發現:本星系團目前正在旋轉過程中遠離室女座超星系團,其移動的方向指向了室女座超星系團的上級:拉尼亞凱亞超星系團。

拉尼亞凱亞超星系團有多可怕?

拉尼亞凱亞超星系團確實是一個巨大的星系結構,包含著大約10萬個星系,其範圍達到了約1.59億秒差距(約5.2億光年)。 拉尼亞凱亞超星系團的質素相當於太陽的1×10^17倍,或者是銀河系質素的10萬倍。這種巨大的質素使得拉尼亞凱亞超星系團成為宇宙中重力的重要中心之一。

宇宙中的大部份星系都顯示出紅移,這是由於宇宙膨脹導致的。 紅移的程度可以反映星系相對於地球的運動速度。然而,當科學家對一些星系進行觀測時,發現它們的紅移比預期的要大,這意味著它們相對於宇宙膨脹的速度存在著額外的速度。

透過進一步的研究,科學家確定了這些星系的運動方向,並行現它們都朝向拉尼亞凱亞超星系團的巨引源移動。 巨引源是超星系團的重力中心,大部 紅移變化顯示其他星系以約每秒600千米到每秒700千米的速度朝它移動,地球的速度則約為每秒627千米。

根據NASA的預測,如果這種移動一直持續下去,那麽銀河系就將與仙女座系越來越近。在大約37.5億年以後完全相撞。 這種碰撞將是改天換地的大碰撞,星系中將會形成新的星雲和恒星,地球和太陽可能都將不復存在,拉尼亞凱亞超星系團也因此被認為是地球最可怕的上級。

結語

拉尼亞凱亞超星系團其實也並非宇宙中最大的結構,在它之上還有更為宏偉巨大的「宇宙長城」,拉尼亞凱亞超星系團也不過是長城上的一個小點罷了。

在長城之上是否還有其他大尺度結構?科學家們仍在進行深入的研究和探索,也許未來我們會發現所謂宇宙中已知最大結構「長城」也不過是上一級結構的一個小點。