绘制宇宙图

就是对于大多数天文学家而言,星系都是非常庞大的东西一一在几十万光年的空间里,挤满了数以千亿计的恒星,其间密布着巨大的气体和尘埃云。但是,对那些在最大尺度上研究宇宙性质的宇宙学家来说,星系不过是物质的基本单位而已。数以十亿计的星系充斥于可观测的宇宙之中。它们聚集成大小为300万光年左右的星系团,而这些星系团又构成逐级增大的系综。     

取向相关性与宇宙物质成团的两种图景

在复合时期之前,宇宙中可能有两种不同类型的密度非均匀性:等熵的和等温的。它们所导致的复合时期之后的成团图景,是十分不同的。在等熵图景中,成团过程是由大到小的、分裂式的,即先形成大尺度的(例如,超星系团尺度)片状结构,然后再逐步分裂而形成星系等小尺度的天体系统。在等温图景中,成团是由小到大的、等级式的,即先形成小尺度的天体(例如,星系前恒星、星族Ⅲ天体),然后再逐步结合成星系、星系团和超星系团等大尺度的天体系统。     

中微子为主膨胀宇宙中的空洞

最近对星系分布的观测发现,在宇宙空间存在着尺度为40—100 Mpc的巨大空间。在持续膨胀的宇宙图景中,非辐射物质的成团过程自然地伴随着普通物质密度很低的区域的形成。问题在于这些区域的尺度能达到多大。这就是本文讨论的问题。     

自然信息

在已发现的所有星系中,有一半以上经受着来自空间的气体“重雨”的侵袭。这些气体中的大部分形成了难以观测到的暗弱恒星,另一些气体则“填喂”位于一些星系中心的类星体,从而维持了它们的活动性。这是剑桥大学天文研究所的费比恩(A.Fabian)在分析了10年多前发射的爱因斯坦X射线天文台的观测数据并结合新的观测结果得出的结论。爱因斯坦天文台的数据显示,在星系团中充斥着温度高达1亿K的高温气体,而在一些星系周围围     

宇宙最大星系团被发现

<正>星系团是相互之间有一定力学联系的若干个星系集聚在一起组成的,其中的每一个星系称为星系团的成员星系。大的星系团拥有上千个比较明亮的成员星系,如果把一些暗星系也包括进去,总数可能上万。但像这一类范围大、星系众多的星系团是不多的。平均而言,每个星系团团内的成员数约为130个。美国航空航天局的哈勃太空望远镜最新发现了"El Gordo"星系团,其质量大约是3 000万亿颗太阳的总和。这比原先科学家所估计的值大了43%,是目前为止发现的最大型早期宇宙星系团。     

大宇宙百科全书

本书并非无所不包的天文学大全,但对物质宇宙中的种类天体(包括流星和陨星、行星和卫星、太阳系、各类恒星和星团、各类星系、星系团和超星系团)、天文学和物理学的很多基本概念,以及对宇宙研究做出重大贡献     

宇宙的大小和星系的分布

现今认为,可观察到的宇宙的半径约为500Mps(或1.5×10~(25)米),它包含有几亿个星系。假设宇宙充满一个半径为1千米的球体,则我们的银河系Milky Way(有1000亿个星体)的大小和形状象一片阿司匹灵而位于球心。Milky Way只是星系团Local Group的一部分,该星系团的另一主要成员是M31(Andromeda星系),它的大小亦象阿司匹灵片,约离Milky Way13厘米。最靠近Local Group的星系团是Sculptor Group,其距离约为60厘米。在3米远处为Uirgo星团,这是一个含有20个星系的大星团,其体积象一个足球。VirgoCluster位于一个松散的星系团(它包括LocalGroup,有时称为Local Supercluster)的中心。在     

自然信息

十亿光年长的星系宇宙中已知的最大结构可能是在英仙座和双鱼座间穿过天空的星系和星系团的一条巨大的链。这条链超过十亿光年,包括英仙座-飞马座超星系团,它是新墨西哥大学的戴维·巴塔斯基和杰克·伯恩斯利用分光观测方法发现的。     

暗物质的密度非均匀性的发展

有关宇宙大尺度结构的一个基本问题是:为什么宇宙中的可视天体的分布与不可视物质(或暗物质)的分布有明显的不同?亦即,从星系,到星系团,超星系团,直到大约一百Mpc尺度以下,可视天体的分布都有可辨认的成团,另一方面,不可视物质的分布只有较小的非均匀性,这是如何形成的?     

一个疯狂的宇宙

几个世纪以来 ,天文学家一直在研究宇宙中的星系和大尺度结构是如何形成的。在 2 0世纪后半叶 ,宇宙学家发现这些过程有一个见证者 ,它就是温度仅为几K的宇宙微波背景辐射 (cosmicmicrowaveback ground,CMB)———大爆炸的余辉。恰恰在物质形成结构之前 ,CMB遍布了整个宇宙。大约 1 0年前 ,科学家发现了CMB的有效温度存在着微小的变化 ,这为研究星系的早期形成以及之后的演化提供了重要的线索。现在 ,另一个观测证据显示 ,这些温度上的差异始于大爆炸之后大约 40万年。通过位于南极的射电望远镜———度角干涉仪 (DegreeAngularScaleI…     

星系团的发现和星系团及成员星系的物理性质

星系团是宇宙中质量最大的引力束缚天体,是宇宙大尺度结构中密度相对比较高的节点.因此星系团是研究宇宙学的重要示踪天体之一,也提供了星系多样的寄居环境.基于公开的巡天数据,我们证认出了数目最多的星系团,显著扩展了星系团发现的红移范围.根据星系团在宇宙空间中的成团性,探测到了显著的宇宙重子声波振荡信号.通过查看星系团图像,发现许多星系团作为强引力透镜使背景星系呈现巨大的光弧.根据星系团中成员星系的分布,我们计算了最多星系团的动力学状态参数,并发现只有约1/3的星系团处于弛豫状态.我们还发现,在越弛豫的星系团中,最亮团星系的光学光度越大,其他亮成员星系越少.随着国际上在多个波段更深巡天数据的发布,星系团的研究将会有多方面的突破.     

天体系统的自相似性

小行星、行星、恒星、星团、星系、星系团及超星系团等天体系统,按质量(10~(17)～10~(48)克)和大小(10~6～10~(26)厘米)形成层次或等级.英国剑桥大学的韦桑(P.S.Wesson)对层次宇宙学或等级式宇宙学研究了多年.前不久,他分析了天文界多年来的观测数据后指出,由万有引力作用结合在一起的各类天体系统是自相似的,即与这些天体系统的尺度大小无关.其自相似特征主要表现在两个分别反映天体系统密度律和自转律的无量纲量η1≡GρR~2/c~2和η_2≡ωR/c上.这里R是天体系统的典型尺寸,ρ、ω分别是该系统的平均密度和平均转动角速     

宇宙动态

罕见星系"死区"借助美国航空航天局的"斯皮策"红外太空望远镜,天文学家发现遥远的风车星系最外圈一个环带中没有任何有机物,存在生命形式的概率为零。这种"死区"在星系中极为罕见。而在美国航空航天局日前发布的"斯皮策"望远镜最新红外观测图像显示,风车星系中心大范围区域像蓝色漩涡,而环绕星系的外圈却呈现出奇特的珊瑚红色。     

隐藏的宇宙

弗里茨·兹威基声称,在星系团中,看得见的星系只占总质量的极小部分,而绝大多数星系是看不见的。在兹威基说出这段话的时候,并没有多少人相信他……     

多产的凤凰星系团

星系团是宇宙间的庞然大物,是几百至几千个星系的集合体.诸多星系被引力束缚在一起.然而,星系团也是一个宇宙之谜.炽热的气体流入这些星系团的中心,结果却在这一过程中冷却下来,这种环境应该能够创造一个多产的新恒星诞生地.但是,天文学家们发现的情况大都不是这样的.现在,科学家们发现了一个距离地球57亿光年的星系团,其中心异常活跃,正在快速地形成恒星.天文学家们称,这个特别的星系团如此多产的原因是:星系团中心气体的冷却没有被中心黑洞释放的高温射流所抵消.     

暗能量和加速膨胀的宇宙

1998年发现的宇宙加速膨胀是当代科学中最重大的课题之一.理论上,宇宙的加速膨胀可能意味着当前宇宙中约三分之二的能量密度是由一种新的能量组分,即暗能量所提供的也可能意味着爱因斯坦提出的广义相对论在宇宙学尺度上需要修正.暗能量和修正引力这两种完全不同的物理机制可以给出完全相同的宇宙背景膨胀历史,但却预言不同的结构形成过程.因此,我们可以通过观测宇宙的大尺度结构形成和演化来区分这两种不同的物理机制,揭示宇宙加速膨胀背后的物理规律.宇宙大尺度星系巡天是研究宇宙加速膨胀机制的重要探针之一.基于星系巡天,我们可以通过测量重子声波振荡(baryonic acoustic oscillations,BAO)和红移空间畸变(redshift space distortions,RSD)两种特殊的星系成团属性,同时测量宇宙的背景膨胀和结构形成历史,进而分别开展暗能量性质以及引力研究.SDSS(Sloan Digital Sky Survey)三期的BOSS(Baryonic Oscillation Spectroscopic Survey)巡天是近期完成的世界最大规模的星系巡天.通过对10000平方度左右天区的观测,BOSS获取了近一百万条星系光谱.基于BOSS的观测,我们对暗能量和引力性质开展了深入研究,并发现了暗能量的动力学迹象.目前正在巡天的e BOSS(extended Baryonic Oscillation Spectroscopic Survey)项目以及后续的DESI(Dark Energy Spectroscopic Instrument)和PFS(Prime Focus Spectrograph)等大型巡天将在更高的红移、以更高的精度测量BAO和RSD,这将为宇宙加速膨胀机制的研究提供关键的观测支持.     

在宇宙中寻找回家的路

如果外星人绑架你去了遥远的星系,这张地图或许可以帮你找到回家的路。近日,在Nature杂志上发布的这张星系图,跨度超过15亿光年,清晰可见着色密集的红色星系和一小部分的蓝色星系。你的家园,银河系,就在那中央的蓝色圆点。红色区域是距银河系最近的星系团,其中包括处女座,大约5500万光年。     

毕竟,λ是遍布于时-空的一种张力

宇宙学常数(cosmological constant)λ之值非常接近于零。印度班加罗尔拉曼研究所的两位科学家在美国物理学家Rafael Sorkin提出的因果集丛(CausalSet)理论的基础上,用起泡皂液模拟的方法来说明λ之值如何演变为如此之小的问题。此前,气泡曾被用于摹拟多种自然现象。例如,1986年,当时在美国哈佛史密松天体物理中心工作的天文学家Mar-garet Geller和John Huchra在分析了数千个遥远星系的影象后提出了一个星系分布的气泡状结构:星系和星系团散居于跨度长达数亿光年的气泡壁上,而在气泡内部却是没有星系的大“空洞”,这种巨洞的直径长达8千…     

宇宙“黑暗时代”10亿年没光亮

科学家利用美国哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜发现了一个遥远的星系,仪器测定它与地球的距离为128亿光年。这说明现在观测到的该星系的光是128亿年前发出的,因而该星系至少诞生于128亿年前。对该星系光谱的进一步研究显示,该星系中最早的恒星已有7.5亿年历史,     

宇宙是由什么构成的?

通过星系、星系团,乃至宇宙整体的动力学行为,天文学家发现宇宙中绝大部分物质是不发光的,即暗的.其中暗物质占宇宙中总物质和能量的27%,暗能量占68%,而普通物质(即粒子物理标准模型粒子)只占5%.暗物质和暗能量是当代天文学和物理学的重大发现,是主要研究前沿.我们回顾暗物质和暗能量的发现历史、已知属性和待解决的问题.