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比银河系还高一级的天体,到底是什么样的存在

前几天晚上在阳台晾衣服,一抬头看见银河隐隐约约横在天上,突然就卡住了——银河系已经大到让我脑壳疼了,那比它更大的结构又是什么? 这个问题一旦钻进脑子就出不去,于是我干脆查了几天资料,发现答案比我想的要有趣得多。

先别急,我们得先对齐一个概念:银河系到底算哪一级,天文学上,银河系属于星系这个层级,而比它“高一级”的结构,正式名称叫星系群或者更宏观的星系团超星系团,对,名字听上去有点像在给停车场分区,但实际情况比停车场壮观得多。

比银河系还高一级的天体,到底是什么样的存在

银河系的顶头上司:本星系群

银河系所在的那个“上一级”,天文学家给它起了个挺朴素的名字,叫本星系群,它覆盖了大约一千万光年的范围,我知道,一千万光年这种数字说出来跟没说一样,因为人脑处理不了,试一下这么想:光从银河系一头走到另一头需要十万年,而从本星系群这头走到那头,需要一千万年,就这么多。

本星系群里头到底有些什么成员?作为一个星系群,它不算大,成员加在一起也就超过50个星系,大多数都比较小,下面这张表能让你快速对上号:

星系名称 类型 在本星系群里的地位
银河系 旋涡星系 并列第一(大小)
仙女座星系 旋涡星系 并列第一(大小)
三角座星系 旋涡星系 第三大
大麦哲伦云 不规则矮星系 银河系的卫星星系
小麦哲伦云 矮星系 银河系的卫星星系

这里有个会让很多人别扭的事实:银河系在本星系群里不是老大,它和仙女座星系差不多是平起平坐的,不过仙女座星系略大一圈,恒星数量更多,气质上更“沉”,而且这俩正在以每秒一百多公里的速度互相靠近,几十亿年后会撞在一起——天文学家管那叫“银河仙女合并”,听上去像什么仙侠剧的终极剧情。

除了这两个大家伙,剩下的成员大多是一些矮星系,也就是个头小、恒星少、表面亮度低的那种,大小麦哲伦云就是最出名的两个,它们绕着银河系转,有点像银河系的小跟班,这些矮星系虽然不起眼,但它们身上的暗物质比例往往特别高,是研究宇宙结构的重要线索。

再往上看:本星系群也只是个小角色

如果你觉得本星系群已经很夸张了,那得坐稳了——它自己也只不过是一套更大系统里的一个小角落,这套系统叫室女座超星系团

是的,这个名字比“本星系群”听上去唬人多了,因为它确实大得离谱:直径大约一亿一千万光年,里面包含至少100个星系群和星系团,什么叫星系团?就是说像本星系群这种“小家庭”,在它那儿得凑一百多个才算凑齐一个单位,而且室女座超星系团的中心是一个真正的巨无霸,叫室女座星系团,光它自己就包含一千多个星系。

在这个尺度上,再说“银河系是个点”都有点虚了,因为连本星系群都只是个小点,室女座超星系团大致可以拆成这几个部分:

  • 室女座星系团:中心区,星系密度极高,是我们这边的核心地带。
  • 本星系群:靠近边缘,属于郊区一样的存在。
  • 其他星系群和星系团:比如天炉座星系团、波江座星系团等,分布在各个方向。

说实话,我第一次读到这些的时候,脑子里冒出的是“我们住的地方也太偏僻了”,银河系在整个超星系团里不但不是中心,甚至有点边缘户的意思,不过反过来想,这也算好事——星系密集的地方引力环境复杂、碰撞频繁,边缘反而更适合长期稳定演化,说不定正因为这样,地球上才能有这么平静的夜晚让我在这发呆。

兰尼亚凯亚:一个更吓人的名字,一个更吓人的结构

你以为室女座超星系团就到顶了?2014年左右,天文学家正式定义了一个更庞大的结构,叫兰尼亚凯亚超星系团,这个词来自夏威夷语,大致意思是“无尽的天堂”,不过从数据上看,这天堂也大得太具体了——它的直径大约是五亿两千万光年,包含至少十万个星系,总质量相当于太阳的10的17次方倍,和它一比,室女座超星系团不过是它的一个组成部分。

兰尼亚凯亚有一个结构上的特点很有意思:它有一条叫做“巨引源”的引力中心,位于长蛇座和半人马座方向,包括银河系在内的周围数万个星系,整体上都隐隐朝着那个方向移动,就像被某种巨大的力量缓缓拽过去一样,巨引源究竟是什么,目前还看不完全清楚,因为那个方向刚好被银河系的盘面挡住了大半,但它的存在感是真的强烈。

比银河系还高一级的天体,到底是什么样的存在

兰尼亚凯亚的边界也不是什么硬壳,而是一个动态的分界线——天文学家通过分析星系的运动速度,算出了哪些星系还在它的引力范围内,哪些已经明显流向隔壁的结构,它的邻居叫“双鱼—鲸鱼座超星系团复合体”,名字也很长,体量也差不多,光名字就让人感觉宇宙起名从来不考虑人的记忆极限。

那有没有比兰尼亚凯亚还大的

有,而且大得让人想躺平,在可观测宇宙的尺度上,天文学家发现了所谓的“大尺度结构”,比如“武仙—北冕座长城”“巨型伽马射线暴环”之类的东西,这些结构已经不能用“超星系团”来定义了,它们更像是超星系团排成的墙、环和纤维,中间夹着巨大的空洞。

这些结构怎么形成的?简单说就是宇宙极早期量子涨落在引力作用下被不断放大,起初只是一点点密度起伏,几亿年后就演变成了星系、星系团、超星系团,再串成更大的网络,不过严格来说,武仙—北冕座长城这个级别的结构已经不算“天体”了,它没有引力束缚在一起,只是统计学上的密度高峰,真正有引力束缚的、物理上能算一个系统的那一级,目前公认还是超星系团这个层次。

这里有一个容易混淆的地方,我捋一下:

  • 星系:银河系这层,引力束缚,明确的天体。
  • 星系群/星系团:本星系群这层,引力束缚,明确的天体。
  • 超星系团:室女座、兰尼亚凯亚这层,通常仍有引力束缚,算天体。
  • 更大尺度结构:长城、纤维状结构等,往往超出引力束缚范围,不算严格意义上的“一个天体”,而是宇宙的大尺度统计特征。

查资料的时候我发现一个很有趣的小细节:仙女座星系用肉眼就能看到,它是人类不借助任何设备能看到的最远天体,距离我们大约250万光年,也就是说,在你抬头看见它的那个瞬间,进入你眼睛的光已经在宇宙里走了250万年,它出发的时候,地球上连智人都还没出现,而现在,这个黯淡的小光斑就是本星系群另一个“老大”的模样,想想还真是有点恍惚。

所以说,银河系之外紧挨着的那一层,就是本星系群,一个由几十个星系组成的、直径一千万光年的松散小家庭,再往上是室女座超星系团,再再往上才是兰尼亚凯亚这种真正的巨物,而在它们上面,宇宙的大尺度结构还在继续展开,像没织完的巨网,我们就在其中某根丝线上,搁这儿想着这些有的没的。

比银河系还高一级的天体,到底是什么样的存在

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