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超星系团（若干星系构成更高级的天体系统）

次浏览 | 更新时间：2023-05-16

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超星系团

若干星系构成更高级的天体系统

若干星系团集聚在一起构成的更高一级的天体系统，又名二级星系团。本星系群就同附近的50个左右星系群和星系团构成本超星系团。星系团聚合成超星系团的现象叫作星系的超级成团或二级成团。通常在一个超星系团内只含有2～3个星系团。拥有几十个成员星系团的超星系团是不多的。

基本信息

中文名	超星系团
外文名	Supercluster
质量	10^15～10^17个太阳质量
构成	若干星系团集聚而成
又名	二级星系团

简介

超星系团

超星系团往往具有扁长的外形，长径范围为60～100百万秒差距，长短径之比平均约为4:1;这种扁形结构可以说明超星系团通常有自转。超星系团内的成员星系团的速度弥散度大约为每秒1,000～3,000公里，但各成员星系团之间的引力相互作用要比星系团内各成员星系之间的引力作用弱得多，因而有人认为超星系团可能是不稳定的系统。超星系团的存在，表明宇宙空间的物质分布至少在 100百万秒差距的尺度上是不均匀的。至于是否所有的星系团都是不同大小的超星系团的成员，由于观测资料的极其不足和分析方法上的困难，这个问题还远未取得一致意见。此外，还有人认为超星系团可以进一步成团，形成三级星系团以至更高级的星系集团。

超星系团

超星系团的存在说明宇宙空间的物质分布至少在100百万秒差距的尺度上是不均匀的。20世纪80年代后，天文学家发现宇宙空间中有直径达100百万秒差距的星系很少的区域，称为巨洞。超星系团同巨洞交织在一起，构成了宇宙大尺度结构的基本图像。本星系群所在的超星系团称为本超星系团。较近的超星系团有武仙超星系团、北冕超星系团、巨蛇-室女超星系团等。

现存的超星系团显示在我们宇宙内的星系分布是不均匀的；多数的都聚集在一起成为群和集团，每个小集团的星系从50个至数千个不等。这些群和集团与其他星系形成更大的被隔绝的结构，称为超星系团。

在本质上曾经被认为是最大的结构，超星系团被了解是有时被称为"超星系复合体"的更大的片状或墙的巨大结构的下一层级，他们可能跨过数十亿光年的空间，超过了可见宇宙的5%。超星系团本身可能跨越数亿光年的距离，星系的典型速度约为1000公里/秒。哈柏定律暗示这些典型星系的速度是在1/H的哈勃时间大约只有3千万光年时的速度，近似于当时的宇宙年龄。当这些距离以人类的术语表达时，它远小于超级星系团。在膨胀的宇宙中，一个天体的距离d相当于他现在的速度v乘上它所经历的时间t，但在时间相较于1/H不算小时天体的距离会被低估。上面的演算依然需要提出一些想法来修正，在正常的过程中从星系的形成或消散这些结构需要多少的时间，这都显示他们有更大的年龄。当我们观察到超级星系团和更大的结构时，我们得知这些超级星系团被创造时的宇宙情况。在超级星系团内的自转轴方向也给予我们洞察在早期宇宙历史中星系形成的过程。

还没有由超星系团组合成的集团（极超星系团或超超星系团）被发现，是否存在比超星系团更大的结构也还在争辩中（参见星系纤维，根据宇宙微波背景辐射的数据，宇宙中的物质在大尺度下是均匀分布的，似乎不存在比“星系纤维”更庞大的构造。超星系团之间有巨大的空洞，在空间中只有少量的星系存在。即使超星系团被证实是最大的结构，超星系团的总数依然留下结构分布的可能性，相信超星系团在宇宙中的数量应该在一千万个。

超星系团经常会被分割成被称为星系云的小集团。

本超星系团

包括本星系群在内的超星系团.1937年，霍姆伯格在分析了双重星系和多重星系的分布后认为，存在着一个"总星系云",尺度范围100百万秒差距。这是本超星系团最初的概念. 二十世纪五十年代中，沃库勒重新提出关于本超星系团的概念，并为后来的研究证实。沃库勒认为，本超星系团的长经为30~75百万秒差距，它是许多星系云和星系团的集合体，包括本星系群，室女座星系团，大熊星系团以及50个左右较小的群和团. 它们共同构成一个巨大的扁平状天体系统其中亮于13.5等的明亮星系集中在天空中的一个大圆上, 这个大圆称为超星系赤道, 大圆的极坐标在国际天文学联合会银道坐标系中是银经47°.37,银纬+6°.32.本超星系团的中心在室女星系团附近银经283°银纬+75°. 对沿超星系赤道的星系视向速度的分析表明, 本超星系团可能正在自转和膨胀，银河系绕团中心的公转周期约为1000亿年.

系列列表

邻近的超星系团

超星系团	注解
本超星系团	包含本星系群（其中包括银河）的超星系团。室女座星系团位于中心，所以有时也称为室女座超星系团
长蛇-半人马超星系团	他由两个瓣状组成，通常将整个视为一个超星系团，有时也会将整体的个别部份分别称为长蛇超星系团半人马超星系团
英仙-双鱼超星系团
孔雀-印地安超星系团
后发座超星系团	形成CfA侏儒，CfA2长城星系纤维的中心

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较远的超星系团

超星系团	注解
双鱼-鲸鱼超星系团
牧夫座超星系团
时钟座超星系团	整个的超星系团是时钟-网罟超星系团
北冕座超星系团
天鸽座超星系团

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遥远的超星系团

超星系团	资料	注解
天猫座超星系团	z=1.27	至少有两个星系团RXJ 0848.9+4452(z=1.26)和RXJ 0848.6+4453(z=1.27)

发现

超星系团

不久前，美国天文学家发现了一个特大的“超星系团”。这引起了人们的注意。大家知道，太阳系之外还有两三千亿颗恒星，共同组成了“银河系”；银河系之外还有千千万万个河外“星系”。这些星系往往两个一组，三五个一群地分布在宇宙空间，天文学家把它们叫做“星系群”。还有比星系群更大的集团——十几个乃至上千个星系聚在一起，叫做“星系团”。如果若干星系团再组成一个体系，就称它为“超星系团”。一般的超星系团只有二三个星系团，很少超过几十个星系团；空间范围大约几千万至几万万光年。

美国宇航局派遣一架U—2飞机，在地球北半球高空测定宇宙微波背景辐射的过程中，发现了一个特大的超星系团，延伸到20万万光年的空间。与我们今天可观测的100亿光年的空间深度相比，这个超星系团占据了很大一个部分。一位天文学家感叹道：宇宙在如此巨大的范围中还存在一定的结构，真是令人拍案叫绝啊！

你看，宇宙物质的分布，从太阳系、银河系、星系团（群）到超星系团，仿佛构成一个又一个“阶梯”。有人猜想，在超星系团之上还可以有“超”超星系团、“超超”超星系团……不过迄今天文学家因限于观测手段的局限，尚无法对此进行验证。

测定宇宙微波背景辐射，可用来检验宇宙学中的“原始火球”理论。这个理论认为，宇宙是一二百亿年前由一个超密、超压的“原始火球”在一次大爆炸中形成的。特大超星团的发现，说明这次大爆炸并不是如大多数宇宙学家设想的那样，按均匀、各向同性的方式进行的，而是按不均匀、非各向同性的方式进行的。

星系分布

LSC的星系数值密度以室女座星系团为中心呈现与距离平方的关系掉落，显示这个星系群不是被随意选出来的。总之，明亮的星系（绝对星等大于13的）大多数集中在少数的星系云（星系团组成的集团）内，98%的被发现在11个云中（以明亮星云数量递减的顺序排列）：猎犬座星系团、室女座星系团、室女II（向南方延展）、狮子II、室女III、巨爵（NGC 3672）、狮子I、小狮（NGC 2841）、天龙（NGC 5907）、喞筒（NGC 2997）和NGC 5643。位于盘面的明亮星系，三分之一属于室女座星系团，其余的都属于猎犬座星系团和室女II云，加上有些可能属于NGC 5643的。在云中的明亮星系也集中在少数几个星系云内（94%分布在7个云中）。这样的分布显示超星系团盘面的"大部分地区都是巨大的空洞"。能够用来与观测的现象比拟的是肥皂泡的结构。稍平的星系团和超星系团能在泡沫的交会处找到，它们是巨大的泡沫，在太空中接近球形（直径的数量级在20-60 Mpc）的巨大空洞。长纤维的丝状结构似乎占了优势。1个例子是长蛇-半人马超星系团，最靠近LSC的超星系团，它从大约3千万秒差距之处延伸至6千万秒差距。

宇宙论

大尺度动力学

自从1980年代就很明显的呈现不仅是本星系群，包括远在5千万秒差距之外的所有物质都以大约600公里/秒的速度朝向矩尺座星系团（Abell 3627）运动。当天文学家测量出相对于宇宙微波背景辐射（CMB）的运动时，莱登-贝尔等人（1988年）猜测有个" 巨引源"，但是他的本质为何仍然难以理解。

暗物质

LSC的总质量M ≈ 1 x 1015M太阳和总光学亮度L ≈ 3 x 1012L太阳。这样产生的质-光比大约是太阳的300倍，与其他的超星系团的图型是一致的。（作为比较用，银河系的质-光比是2.7）这种比率是宇宙中存在着大量的暗物质受欢迎的一个主要论点。

凤凰网科技讯据科学日报消息，普朗克在检测微波天空的时候，通过桑耶维夫-泽尔多维奇效应，这是宇宙微波背景下一种特有的效应，在宇宙空间庞大的物体环境下，拍摄了星系团的首张照片。欧空局任务的XMM-牛顿和随后的普朗克的检测之间的联合行动，揭露了其中的有一个知情未知的超星系团的存在。

这副图展示了由普朗克和XMM-牛顿（X射线辐射）检测到的超星系团

宇宙中的物质是以高度密集的方式分散，恒星聚集成星系，星系紧密的聚集在一起，在广阔空旷的空间中形成巨大的一团。星系团可以承受一千个星系，它们布满了闪亮着明亮的X光线的热气；它们大多数由暗物质构成。

普朗克的首要目标是获取古代宇宙的图片，也就是宇宙微波背景（CMB），因此它有高质量的9个频道，光谱范围从30到857GHz。这样一个广阔的光谱范围不仅有利于移除所有CMB中的污染源，从而能捕获早期宇宙的原始图像，它还使得普朗克成为优秀的星系团搜寻者。

事实上，这九个频道，是由普朗克团队基于一个特殊的现象，被叫做桑耶维夫-泽尔多维奇效应（SZE）而精心选择出来的。当CMB光子在朝我们运动时遇到了星系团时所经历的能量的改变就叫桑耶维夫-泽尔多维奇效应。因此，即使在星系团红移的情况下，SZE仍是一种检测星系团的独特工具。

“当宇宙大爆炸的分子化石穿越宇宙时，它便于它遇到的物质发生相互作用：比如当它穿越一个星系团，CMB中子便打散了构成星系团的热气中的自由电子。”法国奥尔赛空间数据研究所的纳比拉？阿加南说道，他是调查SZE团和二次各向异性的普朗克科学家的领导成员。“这些碰撞以一种特殊的方式重新分配了光子的频率，这使得我们能将CMB信号中的干预群分离出来。”

因为热电子比CMB中子更有活力，所以两者之间的相互作用导致了中子分散到更高的能量。这意味着，当朝着星系群的方向看CMB时，人们能看到相对低能量中子的不足，和高能量分子的富余。这个区分不足和富余的临界频率是217GHz。普朗克频道探测到低于和高于这个临界频率的光谱，而其中他们中间的那个频率恰好就是217GHz。

“依靠这个前所未有的光谱范围，普朗克可以检测到星系团的正信号和负信号，因此定位整个天空这些星系团，以及测量他们的物理属性，普朗克是个十分有用的工具。”普朗克项目科学家扬塔伯说道。普朗克拍摄到的首批图片包括一些天文学家一直的星系团，比如彗髪，一个很热的附近的星系团，还有也很近的星系团阿尔贝2319。

普朗克的设计是专门针对检测散落天空的星系团的SZE信号的，因为它并不适合深度调查，它的分别率太低无法探测出这些星系团的细节，尤其是一些新发现高红移的星系。

为了确定他们的身份，科学家们利用欧空局的X射线观察-XMM-牛顿。“由于它高敏感性，使得XMM-牛顿是继续完成普朗克检测到的星系团的最佳工具。”领导普朗克团队利用XMM-牛顿进行之后的研究的莫妮可阿诺说道。正是这两种ESA任务之间的协同作用使得天文学家能够使用XMM-牛顿来证实之前普朗克检测到的的确是星系团，并且它还发现它其实是个更大的结构：是个超星系团！

“XMM-牛顿观察显示其中一个星系团其实是个由三个独立巨大的星系组成的超星系团，而普朗克并没有检测到这一点。”

“这两个任务之间的协同作用显示了巨大的成功，XMM-牛顿将继续普朗克的检测来确定这个星系团的本质到底是什么？”XMM-牛顿项目科学家诺伯特说道。

“这是第一次通过SZE检测到超星系团的存在，这个重要的发现给超星系团的研究打开了一扇全新的窗户。“

这个新发现的超星系团的SZ信号来自于三个独立星系团的信号总和，其中可能还有另外的集群间丝状结构起作用。这也给大规模气体分布提供了重要的线索，这对追踪暗物质的分布也是至关重要的。

普朗克首次天空调查始于2009年8月中旬，于2010年6月结束。普朗克将会继续收据数据到2011年底，在此期间它会完成所有的天空扫描。

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