这篇内容通过一系列天文观测成果,带领我们踏上了一场从近到远的宇宙之旅。它始于我们的太阳系,展示了行星和日冕的景象;随后扩展至银河系内的恒星与星云;再到由仙女座星系主导的本星系群;接着探索了更遥远的星系团、超大质量黑洞以及类星体喷流。最终,内容揭示了宇宙的大尺度“宇宙网”结构,并点出了宇宙膨公尺导致遥远天体将永远无法触及的现实,直至宇宙最远的光源——大爆炸的余晖。
太阳系:我们的宇宙后院
我们的旅程从家门口开始。太阳的外层大气,即日冕,可以在日全食期间被观测到,其范围可以延伸到太阳半径的25倍之外。在太阳系内部,詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)已经为气态巨行星(木星、土星、天王星、海王星)拍摄了“全家福”。
- 行星尺度: 行星的大小各不相同,最大的可达木星的两倍,最小的直径可能不足1000公里。
- 空间尺度: 从地球出发,旅行者号探测器已经飞出了行星轨道范围,但距离我们最近的恒星——比邻星,仍然遥不可及。整个太阳系,包括外围的奥尔特云,都只是我们宇宙中的后院。
银河系:亿万星辰的家园
离开太阳系,我们进入了广阔的银河系。这里充满了恒星、星团和巨大的气体尘埃云,它们是新恒星诞生的摇篮。例如,欧米茄星云和鹰状星云就是银河系盘面上活跃的恒星形成区。
我们的肉眼大约能看到6000颗星星,但这些只是银河系中最亮、最近或最大的恒星。银河系中恒星的总数至今仍不确定,估计有数千亿之多。
本星系群:仙女座星系与我们
银河系并非孤立存在,它属于一个被称为本星系群的结构,其中包含超过100个星系。
- 主导成员: 本星系群由仙女座星系和银河系主导。仙女座星系在质量、尺寸和恒星数量上都超过我们。
- 星系等级: 仙女座是第一大星系,银河系排第二,三角座星系位列第三。
- 近邻: 大麦哲伦星云是距离我们最近的大型星系之一,距离约16.5万光年。
更遥远的星系团与黑洞
距离我们超过500万光年之外,星系开始聚集成更大的群体,称为星系团。
室女座星系团是距离我们最近的大型星系团,约5500万光年远,包含约1000个大型星系。其中最引人注目的是位于其中心的超大质量黑洞M87*。科学家们通过事件视界望远镜,首次捕捉到了该黑洞的“照片”,证实了事件视界的存在。
更远的后发座星系团则更大,由超过1000个旋涡星系和椭圆星系构成。正是通过观测该星系团中星系的运动速度,科学家在20世纪30年代首次发现了暗物质存在的证据。
宇宙中已知最大的单一星系是 IC 1101,它位于阿贝尔2029星系团的中心,其巨大程度远超银河系。
在这些星系团之间,存在着巨大的空洞,其中只有极少数孤立的星系。例如,MCG+01-02-015被认为是宇宙中最孤独的星系,其周围超过1亿光年的范围内几乎空无一物。
宇宙网与最终的边界
在更大的尺度上,星系、星系团和空洞共同构成了被称为“宇宙网”的巨大纤维状结构。这些由星系团组成的“长城”和“纤维”本身并没有被引力完全束缚在一起。
- 暗能量的影响: 随着宇宙的加速膨胀,这些巨大的结构最终将被暗能量撕开。
- 可观测与可抵达: 宇宙的膨胀设定了一个极限。我们能看到的宇宙半径约为461亿光年,但我们能抵达的范围要小得多,仅为180亿光年。任何超出这个范围的天体,其发出的光未来将永远无法到达地球。
目前,天文学家发现的最遥远星系是 MoM-z14,它距离我们约338亿光年,其光线来自宇宙诞生后仅2.82亿年的时刻。
而我们能观测到的最远极限,并非某个天体,而是宇宙大爆炸自身留下的余晖——宇宙微波背景辐射,它来自460亿光年之外,标志着我们视线的终点。