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第四节武仙-北冕座宇宙长城的精细结构:从“宇宙脊梁”
到“微观网络”
如果说宏观尺度上武仙-北冕座宇宙长城是一条横跨百亿光年的“巨链”
,那么在其内部,更复杂的子结构如同“骨骼上的肌肉与血管”
,构成了层次分明的宇宙网络。
41核心区域:超星系团的“引力堡垒”
武仙-北冕座宇宙长城的核心是一个由多个超星系团(supercster)组成的“团簇”
。
超星系团是宇宙中已知最大的引力束缚结构,通常包含数十个星系团,跨度达数千万至数亿光年。
武仙座超星系团(scl160):位于结构东侧,包含abell2151(武仙座星系团)、abell2197等约30个星系团,总质量约3x1016☉。
其中,abell2151是最年轻的星系团之一(红移z≈0036),其核心存在两个巨大的椭圆星系(如ngc6051),可能由多次星系合并形成。
北冕座超星系团(scl176):位于结构西侧,包含abell2218(北冕座星系团)、abell2221等约25个星系团,总质量约25x1016☉。
abell2218以拥有大量强引力透镜系统(如“爱因斯坦环”
)闻名,其核心的椭圆星系(如g1)质量高达1014☉,可能包含一个超大质量黑洞(sbh),质量约为109☉。
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核心区域的超星系团通过密集的星系链(fiber)相互连接,星系链中的星系密度可达宇宙平均密度的10-100倍。
这些链的形成被认为是暗物质晕合并的结果——较小的暗物质晕逐渐坍缩、合并,形成更大的晕,同时吸引周围的气体和星系,最终形成星系链。
42纤维结构:星系流动的“宇宙高速公路”
纤维结构是连接核心超星系团与外围空洞的“桥梁”
,也是星系间物质交换的主要通道。
武仙-北冕座宇宙长城的纤维结构可分为两类:主纤维(priaryfint):沿最长维度延伸,连接武仙座与北冕座超星系团,长度约80亿光年,宽度约3亿光年。
主纤维中的星系密度梯度平缓(每百万光年下降约5),但星系的运动速度(相对于宇宙微波背景)显示出明显的“流场”
特征——星系正沿着纤维向核心区域移动,速度可达约500ks,这是暗物质引力牵引的结果。
次级纤维(sendaryfints):从主纤维分叉而出,连接次级超星系团或空洞边缘。
例如,一条次级纤维从abell2151向东南方向延伸,连接abell2147星系团,长度约20亿光年,宽度约1亿光年。
次级纤维中的星系密度较低(约为宇宙平均的5-10倍),但包含大量“离群星系”
(fieldgaxy)——这些星系未被束缚于任何星系团,但因靠近纤维而受到引力扰动,运动轨迹呈“随机游走”
特征。
纤维结构的存在解释了宇宙中的“缺失重子问题”
(issgbaryonproble):通过x射线观测,纤维中的热气体(温度105-107k)质量约占宇宙重子物质的30,而这些气体因温度过高(无法被光学望远镜探测)或分布过薄(柱密度低于x射线探测极限),长期未被直接观测到。
纤维结构的多波段联合探测(如x射线+紫外+光学)正在逐步解决这一问题。
43空洞区域:宇宙中的“黑暗沙漠”
与纤维和超星系团相对应,武仙-北冕座宇宙长城的外围存在巨大的空洞(void)。
空洞是指星系密度显着低于宇宙平均的区域(通常低于平均密度的110),其形成与大尺度结构的引力不稳定性密切相关——暗物质晕的引力吸引周围物质,导致未被吸引的区域因物质流失而膨胀,最终形成空洞。
北冕座空洞(ronaborealisvoid):位于结构西北侧,直径约20亿光年,星系密度仅为宇宙平均的5。
通过2dfgrs和sdss数据,天文学家在该空洞中仅发现了约50个星系,且均为矮星系(质量小于109☉)。
空洞中的星系缺乏气体(hi质量低于108☉),因此恒星形成率极低(sfr≈001☉年),呈现为“红色而死寂”
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