宇宙内的星系

图8.2 美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像

图8.3 美国宇航局哈勃空间望远镜获得的完整图像

图8.2是美国宇航局哈勃空间望远镜获得的最深邃的影像之一。哈勃望远镜对准天空中的一小块区域进行长时间的曝光——长达数月，尽可能地捕获每一个暗弱的光点。图8.3为一完整的图像，其中包含有1万个星系。随着对于宇宙尺度的测量精度的不断提高，将很快找到一种绝佳的描述宇宙中遥远天体距离的方法。

在距离地球比较近的空间内，在距离地球约10亿光年的距离内存在一个超星系团的海洋。这些是被引力作用聚集在一起的大量成员星系。银河系本身是室女座超星系团的成员，这个超星系团正位于这张图像中中央位置。在这个巨大的超星系团结构中，银河系毫无特别之处，它只是位于一隅之地的普通成员星系而已。在这一宏伟结构中占据统治地位的是室女座星系团，这是一个由超过1300个成员星系组成的庞大集团，其直径超过5400万光年。另一个超星系团是后发座超星系团，它的位置恰好位于北方巨壁(Northern Great Wall)的中心位置。北方巨壁是一个大到令人难以想象的巨型结构，其直径约有5亿光年，宽度约3亿光年。星系“附近”最大的超星系团是时钟座超星系团，其直径超过5亿光年。

图8.4 最遥远的天体

图8.4 中间部位那个不太显眼的模糊光点实际上是一个星系，距离地球315亿光年。

图8.5星系蝴蝶图

宇宙中的星系分布并非呈现随机状态，由于引力的作用，星系倾向于相互接近，从而形成规模巨大的聚合体，如星系团、超星系团、大尺度片状结构乃至所谓的巨壁。天文学家们开始着手纪录这些星系在三维空间中的位置，他们很快成功地制作出较近距离范围内星系的三维分布图。大部分此类巡天观察都将注意力集中在距离地球70亿光年之内的范围，但他们在此过程中也发现了许多类星体，这是宇宙中亮度惊人的奇特天体，其距离可能是70亿光年范围的4倍以上。在这些努力中，斯隆数字巡天(SDSS)可能算是规模最大的一个。参与这一项目的天文学家们目前已经基本完成对1/3天空的巡天观察，并在此过程中记录下超过5亿个天体的精确位置信息。图8.5来自另一项巡天计划，这是目前规模位居第三的巡天项目。这张图像中之所以会缺失很多地方，是因为银河系的阻挡，很多天区都无法进行观测。

图8.6 宇宙之网

图8.6是一份计算机模拟的宇宙所呈现的纤维网状结构，其中分布着节点，纤维带和层。这种复杂结构的起源来自宇宙微波背景辐射中微小的涟漪，这是其中密度微小变化的体现。星系巡天的结果显示宇宙似乎是一种“泡沫网状”结构。几乎所有的星系都分布在狭窄的“纤维带”上，而在它们的中间则是巨大的空洞，天文学上称为“巨洞”。

宇宙中包括可见物质和暗物质，可见物质主要是氢、氦、锂、铍等元素，而暗物质主要是场态粒子。宇宙中大量分布着暗物质，暗物质由于可见物质的存在而表现为不均匀性，正是由于这种不均匀性形成了万有引力。在宇宙中不存在没有暗物质的空间，而暗物质粒子具有极小的质量。正是由于暗物质无处不在，才使万有引力的手伸到无穷远。如果地球与地球上的物质之间、地球与月亮之间、地球与太阳之间、太阳与银河系之间、银河系与其它星系之间都没有暗物质，万有引力之手是如何伸到亿万光年以外的？

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