可观测Universe 第41章 后发座星系团

后发座星系团

· 描述：一个巨大的富星系团

· 身份：位于后发座的星系集团，距离地球约3.2亿光年

· 关键事实：包含超过1,000个明亮星系，是后发座超星系团的核心部分，其中心有两个巨大的椭圆星系NGC 4874和NGC 4889。

后发座星系团：宇宙大尺度结构的“活化石”（上篇）

当我们把目光投向宇宙深处，会发现星系并非孤立漂浮——它们像被无形的丝线牵引，聚集成庞大的“岛屿”：有的由几十个星系组成“群”，有的由上千个星系编织成“团”。这些“星系团”是宇宙中最大的引力束缚结构，直径可达数千万光年，质量超过千亿倍太阳质量，是宇宙大尺度演化的“主角”。而在这些星系团中，后发座星系团（Coma Cluster）是最具代表性的“模板”——它距离地球3.2亿光年，包含超过1000个明亮星系，是后发座超星系团的核心，更是天文学家研究宇宙结构的“活化石”。

一、从“星云迷雾”到“星系团”：一场跨越百年的发现之旅

后发座星系团的故事，始于人类对宇宙“模糊光斑”的困惑。18世纪末，天文学家威廉·赫歇尔（William Herschel）用望远镜扫描后发座天区，发现这里布满了“形状不规则的星云”——它们在望远镜中呈现为乳白色的光斑，无法分辨细节。19世纪，约翰·德雷尔（John Herschel）继承父亲的工作，将这些“星云”收录进《德雷尔星云表》，编号为“后发座大星云”（Coma Great Nebula）。当时的天文学家普遍认为，这些光斑是银河系内的“气体云”，直到20世纪初，埃德温·哈勃（Edwin Hubble）用威尔逊山望远镜观测，才揭开它们的真实身份。

1. 哈勃的突破：从“星云”到“星系”

1924年，哈勃通过造父变星测距法，发现“后发座大星云”中的恒星距离地球远达3亿光年——这远远超出了银河系的边界（银河系直径仅约10万光年）。他据此发表论文，证明这些“星云”其实是独立的星系，后发座天区的“星云群”其实是一个星系团。这一发现颠覆了人类对宇宙的认知：原来银河系之外，还有如此庞大的星系集合。

2. 红移的确认：星系团的“绑定”证据

但哈勃的结论仍需验证：这些星系是否真的“绑定”在一起，形成一个引力系统？1930年代，天文学家开始测量星系的红移（光谱线向长波方向偏移，反映星系远离地球的速度）。结果显示，后发座天区的绝大多数星系都有相同的红移值（z≈0.023），对应远离速度约7000公里/秒。根据哈勃定律（v=H?d），它们的距离几乎一致——约3.2亿光年。这意味着，这些星系并非随机分布在宇宙中，而是被共同的引力束缚，形成了一个星系团。

3. 命名与定位：后发座的“宇宙地标”

后发座星系团因位于后发座（Coma Berenices）天区而得名。后发座是一个小型星座，位于狮子座与大熊座之间，以埃及王后伯伦尼斯二世的头发命名。星系团的核心区域大致对应后发座的“后发座β星”（Diadem）附近，覆盖天区约10度×10度（相当于20个满月的面积）。

二、基本画像：3.2亿光年外的“宇宙岛屿”

后发座星系团是人类研究最透彻的富星系团之一，它的基本属性为宇宙大尺度结构提供了关键参考：

1. 大小与质量：宇宙中的“超级引力阱”

直径：约2000万光年（是银河系直径的200倍）；

包含星系：超过1000个明亮星系（视星等≤15等），若包括暗弱的矮星系，总数可达数万个；

总质量：约101?倍太阳质量（其中可见星系仅占10%，其余90%是暗物质和高温星系际介质）。

2. 类型：富星系团的“典型代表”

星系团按质量与形态分为三类：贫星系团（＜100个星系）、富星系团（＞100个星系）、超星系团（多个星系团组成）。后发座星系团属于富星系团，其质量与规模仅次于室女座星系团（Virgo Cluster）和后发座超星系团的核心。

3. 宇宙学位置：后发座超星系团的“心脏”

后发座星系团是后发座超星系团（Coma Supercluster）的核心。后发座超星系团包含约8个星系团，总质量约3×101?倍太阳质量，覆盖天区约50度×50度。而更宏观的尺度上，后发座超星系团与室女座超星系团、狮子座超星系团等共同组成巨引源（Great Attractor）——一个质量达101?倍太阳质量的巨大引力中心，吸引着周围的星系向其运动。

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