星系:类型、结构与演化
星系团
星系并非均匀地撒布在空间中;它们会聚集。星系团是靠自身引力束缚在一起的最大一类天体——一大群密集的、数百乃至数千个星系,全都绕着一个共同的中心运行,被束缚在一个可横跨数百万光年的巨大系统之中。
但意外在于:你能看到的星系,只占星系团质量的一小部分。大部分普通物质根本不在星系里,而在弥漫于星系之间、极其炽热的稀薄气体中——这就是星系团内介质,被加热到数千万度,因而在 X 射线波段发光。而即便把所有这些气体加上所有恒星合在一起,也只占总质量的约六分之一;其余约 85% 是暗物质。事实上,正是在一个星系团(后发座团)中,兹威基(Fritz Zwicky)于 1930 年代首次推断出暗物质,他注意到那些星系动得太快,单凭可见质量根本无法把它们束缚住。规模更小、更松散、由几个到几十个星系组成的聚集叫星系群;我们银河系就属于一个,即本星系群。
星系团之所以重要,是因为它们是宇宙中最大的引力束缚实验室,也是宇宙网的节点,坐落在其纤维交汇之处。它们是强有力的“宇宙天平”——天文学家用三种独立方法称量它们(凭位力定理由星系速度、凭 X 射线气体、凭对背景星系的引力透镜),而答案一致指向大量暗物质。拥挤的星系团环境还会改造星系,剥离其气体、使之猝灭,这正是星系团核心由红色椭圆星系和透镜状星系主导的原因。
后发座星系团拥有一千多个星系,位于数亿光年之外。它们每秒数百千米的速度高到:若没有暗物质,这个星系团早就该飞散了——这正是促使兹威基在 1933 年提出“缺失质量”的线索。
数千个星系、海量炽热气体,以及多得多的暗物质——最大的束缚系统。
星系团里大部分普通物质都在星系之间的炽热 X 射线气体中,而不在星系本身——而且即便这些气体,也被暗物质数倍超过。可见星系只是整体中很小的一部分。
又称
另见