科學也可以如此靠近

這圖展示了我們超星系團中所有星系的運動


2018年5月09日09時 今日科學 博科園
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一幅顯示了室女座超星系團星系的望遠鏡圖像拼接圖。圖片版權:NASA/Rogelio Bernal Andreo

近一個世紀以來,天文學家已經了解到宇宙處於膨脹狀態。這是廣義相對論的結果,它膨脹的速率被稱為哈勃常數——以第一個注意到這一現象的人命名(埃德溫-哈勃)。然而,天文學家也了解到,宇宙、星系和星團的大規模結構也在不斷地向另一個方向移動。

幾十年來,天文學家一直試圖追蹤這些運動是如何在宇宙歷史進程中發生的。多虧了國際天文學家團隊的努力,在室女座超星系團內的星系運行軌道的最詳細的地圖已經被創造出來。這張地圖包含了近1400個星系在1億光年的空間內的運動,展示了我們的宇宙環境是如何變化的。

這項研究最近在《天體物理學雜誌》上發表,題目是「本超級星團的動作動力學」。由馬里蘭大學的愛德華·j·沙亞(Edward j . Shaya)領導的研究小組成員包括來自耶路撒冷的「UH -天文學研究所」、耶路撒冷的Racah物理研究所和巴黎的「宇宙基本定律研究所」(IRFU)。

本超星系團中的星系軌道。圖片版:布倫特·塔利

研究小組使用了來自宇宙流動調查的數據,這是一系列的三項研究,計算了2011年到2016年間鄰近星系的距離和速度。研究小組的幾個成員參與了這些調查,然後他們與其他距離和重力場估計一起構建了室女座超星系團的大規模流動研究。

從這一點上能夠創造出計算機模型,在1億光年的時間內繪製出1400個星系的運動軌跡,並在130億年的時間裡(大爆炸後8億年)。作為天文學研究所的天文學家,同時也是這項研究的合著者,布倫特·塔利在一份新聞稿中解釋說:

這是我們第一次看到我們超星系團的詳細結構,但看到的是這個結構是如何在宇宙的歷史中發展起來的。一個類比是研究地球的當前系統構造運動。

模型與現在的速度流很吻合,這意味著他們在模型中觀察到的結構和速度與現在星系中觀測到的情況相吻合。繪製的空間範圍內,主要的引力吸引子是室女座星系團——它位於約5000萬光年之外,包含1300到2000個星系。

此外研究表明,在過去的130億年里,有超過1000個星系落入了室女座星系團,而在4000萬光年範圍內的所有星系最終都將被捕獲。目,銀河系就位於這個捕獲區之外,但銀河系和仙女座星系都將在未來的40億年內合併。

由此產生的巨大星系的命運將與研究領域的其他星系相似。這是該研究的另一個結論,團隊認為這些合併事件只是更大模式的一部分。基本上在他們觀察到的空間區域內,有兩種主要的流動模式。在這個區域的一個半球內,所有的星系,包括銀河系,都在向單一的方向上流動。

與此同時,整個空間的每一個星系都在向引力吸引子移動,這些吸引子位於研究區域之外。確定這些外部力量是半人馬星座超級星團,一群數以百計的星系,位於半人馬座星座的大約1.7億光年——以及巨大的吸引子。

巨大的吸引器位於1.5億光年之外,是一個神秘的區域,因為它的位置(在銀河系的另一邊)無法看到。然而,幾十年來,科學家們已經知道我們的星系和附近的星系正在向它移動。該地區也是拉尼亞克超級星團的核心區域,該區域跨度超過5億光年,包含大約10萬個大型星系。

簡而言之,當宇宙處於膨脹狀態時,星系和星系團的動力學表明它們仍然會被更緊密的結構所吸引。在我們的宇宙環境中,主要的吸引子顯然是室女座星系團,它正在影響著四千萬光年範圍內的所有星系。除此之外,它是半人馬座超級星團和巨大的吸引子(作為更大的拉尼亞克超級星團的一部分)。

通過繪製這個在過去130億年發生的吸引過程,天文學家和宇宙學家能夠看到我們的宇宙是如何在其大部分歷史過程中演化的。隨著時間的推移,改進的儀器能夠更深入地觀察宇宙(如詹姆斯韋伯太空望遠鏡),我們將能夠進一步探索宇宙的起源。

描繪我們的宇宙是如何隨時間變化的,不僅證實了我們的宇宙模型,並驗證了關於物質在最大尺度上的行為的主要理論(即廣義相對論)。它還能讓科學家以一定程度的確定性預測我們宇宙的未來,模擬星系和超星系團最終將如何聚集在一起,形成更大的結構。

研究小組還製作了一段視頻,展示了他們的研究成果,以及一個互動模型,從多個角度查看參考框架(以上圖片來自本視頻截圖…很好很震撼)。

知識:科學無國界,博科園-科學科普

參考:美國夏威夷大學,天體物理學雜誌

作者:Matt Williams

內容:「博科園」判定符合今主流科學

來自:Universe Today

編譯:中子星

審校:博科園

解答:本文知識疑問可於評論區留言

傳播:博科園


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