射电观测:射电望远镜能探测到更暗弱的星系,补充了光学观测的不足;
计算机模拟:早期的数值模拟开始尝试重现超星系团的形成过程。
二、基本身份:1.1亿光年跨度内的宇宙城市
室女座超星系团不是简单的星系集合,而是一个具有复杂结构、明确边界和统一引力场的宇宙城市。要理解它,必须明确它的城市参数。
2.1 空间尺度:1.1亿光年的城市边界
室女座超星系团的最大跨度约为1.1亿光年(约3.4×1023米),这个尺度相当于:
银河系直径的1100倍;
地球到银河系中心距离的275倍;
可观测宇宙直径的0.12%。
这个包含了从室女座到狮子座、巨蛇座等多个星座方向的星系,形成了一个巨大的椭圆形结构。
2.2 成员构成:约100个的复杂社区
室女座超星系团包含约100个星系团和星系群,可以分为几个主要的行政区划:
2.2.1 核心区:室女座星系团
地位:超星系团的引力中心;
成员:包含约2000个星系;
质量:约1.5×101?倍太阳质量;
特点:密度高,星系相互作用频繁。
2.2.2 主要星系团
室女座B星系团:位于核心区东侧,包含约500个星系;
室女座C星系团:位于核心区西侧,包含约300个星系;
狮子座星系团:位于超星系团北部边界;
巨蛇座星系团:位于超星系团南部边界。
2.2.3 边缘星系群
本星系群:包含银河系、仙女座星系等约50个星系;
大熊座星系群:位于超星系团东北部;
后发座星系群:位于超星系团西部。
2.3 质量分布:看不见的引力骨架
室女座超星系团的总质量约为1×101?倍太阳质量,其中:
可见物质(星系、气体)仅占总质量的5%;
暗物质占总质量的95%,构成了超星系团的引力骨架。
这种质量分布解释了为什么星系会沿着特定方向运动,以及超星系团为何能保持结构稳定。
三、引力中心:室女座星系团的城市之心
室女座超星系团的引力中心不在几何中心,而是在室女座星系团方向。这个城市之心有什么特殊之处?它如何影响整个超星系团的演化?
3.1 室女座星系团的王者地位
室女座星系团是室女座超星系团中质量最大、密度最高的成员,其核心地位体现在:
3.1.1 质量优势
质量约为1.5×101?M☉,是次大成员星系团质量的3-5倍;
包含大量椭圆星系和透镜星系,表明其经历了多次星系合并。
3.1.2 引力主导
其引力场支配着整个超星系团的运动;
银河系等外围星系都朝着它的方向运动。
3.1.3 中心黑洞
核心区域存在一个超大质量黑洞,质量约10?M☉;
这个黑洞可能通过喷流和辐射影响周围环境。
3.2 银河系的朝圣之旅:600公里/秒的宇宙速度
银河系正以600公里/秒的速度朝着室女座星系团方向运动,这是一个引力朝圣的过程:
3.2.1 运动的发现
通过测量银河系相对于宇宙微波背景的运动;
通过观测周围星系的运动速度;
通过分析本星系群的运动轨迹。
3.2.2 运动的意义
这不是随机的运动,而是受室女座星系团引力牵引的结果;
预计在约40亿年后,银河系将与仙女座星系碰撞合并;
最终,整个本星系群可能被室女座星系团吞噬。
3.3 引力透镜效应:宇宙的放大镜
室女座星系团的巨大质量产生了显着的引力透镜效应:
强透镜效应:在星系团核心区域,光线被强烈弯曲,形成爱因斯坦环和弧;
弱透镜效应:在整个超星系团范围内,光线被轻微弯曲,导致背景星系的形状畸变;
应用价值:通过分析透镜效应,可以精确测量星系团的质量分布。
四、宇宙学意义:室女座超星系团的大尺度角色
室女座超星系团不仅是本星系群的,更是宇宙大尺度结构的重要组成部分,在宇宙演化史中扮演着关键角色。
4.1 宇宙网中的
现代宇宙学认为,宇宙大尺度结构呈宇宙网形态,由以下部分组成:
节点:超星系团级别的密集区域;
纤维:连接节点的星系纤维状结构;
空洞:几乎没有星系的巨大空区。
室女座超星系团就是这样一个重要的,连接着周围的纤维结构。
4.2 星系演化的实验室
室女座超星系团提供了研究星系演化的理想环境:
4.2.1 不同演化阶段的星系
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