天文科普:尺度最大的宇宙結(jié)構(gòu)是宇宙長城,什么是宇宙長城?
發(fā)布時(shí)間:2021-12-27
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宇宙中包含著數(shù)量龐大的天體和各類物質(zhì),而這些東西并不是自由散布在宇宙之中的,它們?cè)谙嗷サ囊ψ饔弥陆M成了相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行結(jié)構(gòu),比如地月系統(tǒng)就是這樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)。

地球這樣的行星與月球這樣的衛(wèi)星構(gòu)成了一個(gè)尺度很小的宇宙結(jié)構(gòu),那么已知的單體尺度最大的宇宙結(jié)構(gòu)是什么呢?我們稱其為“宇宙長城”。什么是宇宙長城?這還要先從太陽系說起。我們所在的太陽系是一個(gè)非常常見的宇宙結(jié)構(gòu),我們稱之為恒星系。恒星系由恒星所主導(dǎo),所有的行星、矮行星、小行星、行星的衛(wèi)星、彗星以及其它宇宙物質(zhì)都在恒星的引力作用之下圍繞恒星穩(wěn)定運(yùn)行著。

太陽系之中有著包括地球在內(nèi)的8顆行星,已知的不少于173顆行星的衛(wèi)星,50萬顆以上的小行星以及數(shù)量難以確定的矮行星。

太陽何德何能,可以將如此眾多天體的運(yùn)行軌跡牢牢掌控呢?其實(shí)就是兩個(gè)字,引力。太陽自己就占據(jù)了太陽系物質(zhì)總量的99.86%,相對(duì)于太陽系中其它的天體而言,太陽的引力是無比強(qiáng)大的,于是一個(gè)基本的宇宙結(jié)構(gòu)就在太陽這顆恒星的主導(dǎo)下形成了。在太陽系之外,是一個(gè)更加龐大但也極為常見的宇宙結(jié)構(gòu),我們稱這種結(jié)構(gòu)為“星系”,而太陽系所在的星系則叫做“銀河系”。在太陽系之中,所有天體都圍繞太陽運(yùn)行,而太陽本身看起來卻似恒定不動(dòng)的,但實(shí)際上太陽這顆恒星的運(yùn)動(dòng)速度才是最快的,只是我們身在其中,感受不到罷了。

太陽的運(yùn)動(dòng)速度高達(dá)每秒230公里,這是什么概念?地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)的速度約為每秒30公里,可見太陽的運(yùn)動(dòng)速度要比地球快得多。

那么太陽為什么跑這么快?它要跑去哪里呢?太陽的運(yùn)動(dòng)同樣源于另一個(gè)更強(qiáng)大的引力源牽扯,這個(gè)引力源就是銀河系的中心:銀心。在銀河系的中心存在著一個(gè)星系級(jí)的黑洞,它強(qiáng)大的引力帶動(dòng)周圍密集的宇宙天體高速運(yùn)動(dòng)起來,而這些天體又會(huì)進(jìn)一步帶動(dòng)外圍的天體運(yùn)動(dòng),于是一個(gè)強(qiáng)大的引力核心就形成了,在銀河系之中有著1000億到4000億顆大小不等的恒星,它們都圍繞銀河系的中心穩(wěn)定運(yùn)行著。

對(duì)于身邊只有一顆恒星的我們而言,由數(shù)千億顆恒星所組成的銀河系是一個(gè)極為龐大的天體系統(tǒng),但它在宇宙中卻仍然只是一個(gè)很小的宇宙結(jié)構(gòu)。

在銀河系的周圍存在著仙女座星系、三角座星系以及數(shù)十個(gè)規(guī)模稍小的星系,銀河系與它們一同構(gòu)成了一個(gè)更大的宇宙結(jié)構(gòu):本星系群,而本星系群又隸屬于一個(gè)更大的宇宙結(jié)構(gòu):超室女座星系團(tuán)。超室女座星系團(tuán)中有多少個(gè)星系?保守估計(jì),在2000個(gè)以上。2000個(gè)星系,這是一個(gè)極為龐大的數(shù)字,而就是這樣一個(gè)擁有2000個(gè)以上星系的超室女座星系團(tuán)竟然只是另一個(gè)更大宇宙結(jié)構(gòu)上的一個(gè)分支罷了。

這個(gè)比超室女座星系團(tuán)更大的宇宙結(jié)構(gòu),我們稱之為“拉尼亞凱亞超星系團(tuán)”,它的總質(zhì)量相當(dāng)于10萬個(gè)銀河系。

是什么力量在主導(dǎo)著如此巨大的宇宙結(jié)構(gòu)運(yùn)行呢?其實(shí)早在40多年以前,天文學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)銀河系兩側(cè)的溫度并不相等,也就是說一側(cè)溫度偏高,另一側(cè)溫度偏低。溫度是什么?溫度的本質(zhì)就是運(yùn)動(dòng),一側(cè)溫度高說明一側(cè)的天體運(yùn)行速度要比另一側(cè)更快。為什么在銀河系的一側(cè)時(shí),運(yùn)動(dòng)速度會(huì)比另一側(cè)更快呢?因?yàn)樵谶@個(gè)方向上存在著一個(gè)巨大的引力源,正是它影響了銀河系中天體的運(yùn)行速度,于是這個(gè)不可見的巨大引力源就被稱之為了“巨引源”。

通過對(duì)巨引源射電信息的分析和研究,現(xiàn)在基本已經(jīng)確定了巨引源就位于拉尼亞凱亞超星系團(tuán)的中心,銀河系以及數(shù)以十萬計(jì)的星系都在朝著這個(gè)巨引源的方向運(yùn)動(dòng)。

那么拉尼亞凱亞超星系團(tuán)是不是最大的宇宙結(jié)構(gòu)?不是。在現(xiàn)代宇宙模型里,單體尺度最大的宇宙結(jié)構(gòu)被稱之為“宇宙長城”,這是一種極為龐大且復(fù)雜的宇宙結(jié)構(gòu),它就像一面巨墻,矗立在宇宙之中。那么像拉尼亞凱亞超星系團(tuán)這樣龐大的宇宙結(jié)構(gòu)在宇宙長城中扮演著怎樣的角色呢?形象一點(diǎn)來說,拉尼亞凱亞超星系團(tuán)類似于宇宙長城上的一個(gè)節(jié)點(diǎn),僅此而已。



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