星系团(Galaxy clusters、Cluster of galaxies),是由星系组成的自引力束缚体系,通常尺度在数百万秒差距或数百万光年,包含了数百到数千个星系。而包含少量星系的星系团叫做
星系群。
基本简介
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星系集团。其中的每一个星系称为星系团的
成员星系。有时候把成员数目较少(不超过100个)的星系团称为
星系群。
目前为止,天文学家们已发现了上万个星系团,距离远达70亿光年之外。至少有85%的星系是各种星系群或星系团的成员。
小的星系团如本星系群由银河系以及包括
仙女星系在内的40个左右大小不等的星系组成。大的星系团如
后发星系团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。有时又称成员数较多的星系团为富星系团,但贫、富的划分标准也是相对的。尽管不同星系团内成员星系的数目相差悬殊,但星系团的线直径最多相差一个
数量级;平均直径约为5百万秒差距。
许多星系团是明亮的
X射线源,其中X射线辐射是由强
引力势阱束缚住的高温气体发出的。 星系团的气体质量可达发光星系
总质量的3–5倍。 研究星系团中物质的分布能够为
暗物质的存在提供证据。
不同星系团中,各种类型的星系所占的比例很不一样。
研究发现,椭圆星系的比例与星系团的形态密切相关,如果一个星系团中椭圆星系所占的比例很大,那么这个星系团的形状倾向于规则和对称,如果椭圆星系所占的比例很小,星系团一般显示出不规则的形状。
HCG87星系团的距离大约4亿光年,侧向的巨大
螺旋星系,紧邻在他右边模糊的
椭圆星系,接近顶端的螺旋星系,都是这个集团的成员。而在中间,小小的螺旋星系则是在更遥远背景中的星系。
运动特征
星系团的运动特征可以从两个方面,即从整个团的视向运动和团内各
成员星系间的
随机性相对运动来认识。
星系团作为整体的视向速度同星系团的距离满足
哈勃定律,即距离越远视向速度越大。
例如较近的
室女星系团离我们约一千六百五十万秒差距(16.5±0.1Mpc),视向速度为1,180公里/秒;而长蛇Ⅱ星系团离我们约有十亿秒差距,视向速度则高 60,000公里/秒。
一个星系团内不同成员星系间的相对运动情况可用
速度弥散度来表示。一般说来,随着星系团的范围的扩大和成员数的增加,速度弥散度也就越来越大。
小星系团的速度弥散度约为 250–500公里;大星系团的速度弥散度高达2,000公里/秒。
星系团速度散度的研究具有重要的意义。一方面,我们可以根据速度弥散度,利用
维里定理来估算团内每个星系的平均质量。另一方面,对星系团内部运动的研究又与探索星系团的稳定性问题密切相关。
另一种看法认为,星系团内
成员星系的速度弥散度很大,整个系统的能量是正的,因此,它们是不稳定的,整个团正处在膨胀、瓦解之中。
星体分类
星系团按形态大致可分为
规则星系团和
不规则星系团两类。
规则星系团以后发星系团为代表,大致具有
球对称的外形,有点像恒星世界中的
球状星团,所以又可以叫球状星系团。
规则星系团往往有一个星系高度密集的中心区,团内常常包含有几千个成员星系,其中至少有1,000个的
绝对星等亮于–16等。规则星系团内的成员星系全部或几乎全部都是
椭圆星系或透镜型。
不规则星系团,又称
疏散星系团。它们结构松散,没有一定的形状,也没有明显的中央星系集中区,例如
武仙星系团。
它们的数目比规则星系团更多。大的
不规则星系团的成员星系数多达 2,500个以上,小的只包含几十个甚至更少的
成员星系,本星系群就属这一类。范围比较大的不规则星系团可以有几个凝聚中心,在团内形成一种次一级的成群结构。整个团就是这些较小群的松散集合体,又可称为星云或超星系。
不规则星系团总是各种类型星系的混合体,其中往往以
暗星系占
绝对优势,这也是与规则星系团的不同之处。另据所知,只有少数不规则星系团发射的射线。
不规则星系
没有明显的核心和
旋臂是为不规则的星系,但有写不规则信息与
旋涡星系非常接近,大约3%的已知星系为
不规则星系。
椭圆星系
用
天文望远镜观测,椭圆星系呈球状,或像一个被压扁的球。其中小型的“
矮椭圆星系”是人类已知的宇宙中最常见的星系。
旋涡星系
具有
旋涡结构的星系。大多数明亮的星系是旋涡星系,它们非常大,直径通常达10万光年。
棒旋星系
棒旋星系是在外型上与旋涡星系非常相似,但棒旋星系的
旋臂是笔直的,呈棒状,并从
星系核心比粉向两个方向延伸出去的。
代表性星体
武仙座星系团
武仙座星系团是一个离我们六亿五千万光年远的
宇宙岛群,上面这些星系是星系团的部份成员。这个星系团拥有大量富含尘埃云气及
恒星形成区的
旋涡星系,还有少量缺乏尘埃云气和新生恒星的
椭圆星系。在这幅组合影像里,有恒星诞生区的星系带着蓝色的色调,而椭圆星系则略微偏黄。这个宇宙视野里的许多星系像是正在互撞或合并,显示出扭曲的形状。
研究人员认为武仙座星系团和
宇宙初期的年轻星系团很相似,因此探索
武仙座星系的型态和它们如何互相影响,可以找出星系和星系团演化的线索。
室女座星系团
室女座星系团是离
银河系最近的星系团,在天空中横跨5度的范围,大约是满月的十倍大。它包含有类似于银河系那么大的星系2 500多个,包括
旋涡星系、椭圆星系和
不规则星系。它距离我们
约数千万光年。
室女座星系团的质量非常巨大,甚至正把我们的银河系拉过去。室女座星系团不仅有普通的星系,还拥有温度高到会发出
X射线辐射的云气。星系团内外星系的运动表明,星系团所含的
暗物质超过了可见的物质。
室女座星系团在天球上至少占赤经12h–13h、
赤纬+20°~-20°的大片面积。梅西耶星云星团表中共有34个河外天体,
室女星系团的
成员星系就占了其中的16个。超巨型椭圆星系
M87(NGC4486)位于这个星系团中心,它是全天最强的射电源之一,在中心区域12°×10°的
椭圆型天区内,有几百个成员星系。整个星系团拥有的星系超过2500个。平均
视向速度为每秒1180公里。
大胖子星系团
“大胖子”星系团的编号为
ACT-CL J0102-4915,包含了数百个的星系。
根据哈勃
太空望远镜的最新观测结果,该星团的质量可能与3千万亿颗太阳相当,约为
银河系质量的3000倍,是目前为止发现的最大型
早期宇宙星系团,其规模可能比原先预计的还要大一些。
据
美国航空航天局(NASA)哈勃太空望远镜的最新观测结果显示,“El Gordo”星系团(昵称为“大胖子”)所容纳的质量可能与三千万亿(3乘以10的15次方)颗太阳相当,这比原先科学家所估计的值大了43%。
研究负责人、美国
加州大学戴维斯分校的詹姆斯·吉(James Jee)在一份声明中说:“这一结果让我们更加确定,在相当早期的宇宙中,这是一个十分不可思议的系统。”
“大胖子”星系团的编号为ACT-CL J0102-4915,距离地球超过70亿光年。因此,天文学家观测到的信号,实际上已经有将近一半的
宇宙年龄(约138亿年)。
在2012年的一则报道中,“大胖子”星系团的质量大致相当于2千万亿颗太阳。研究者利用NASA的
钱德拉X射线天文台和
欧洲南方天文台位于
智利的
甚大望远镜阵列,对星系团内部的
气体温度以及星系的运动进行了研究,估算出了这一数据。不过,该结果存在着一些偏差,原因主要是该星系团可能是两个星系团之间碰撞的结果。
天文学家已经发现了距离地球较近的、规模类似“大胖子”的星系团,但后者极端的距离使其与众不同。天文学家认为,如此巨大的星系团在宇宙早期是非常罕见的。
研究团队计划用哈勃太空望远镜继续对“大胖子”星系团进行研究。该星系团如此巨大,以至于无法完全进入
哈勃望远镜的视野中。研究者打算下一步先获取一张拼接图片。来自
伊利诺伊大学的费利佩(Felipe Menanteau)说:“可以说El Gordo星系团真是个“大胖子”,但我们不知道他的腿脚长什么样子,因此我们还需要一个更大的视野,来获得整个的全貌图片。”