超星系團（英文名：Super Cluster），又稱二級星系團，是若干星系團松散束縛在一起構(gòu)成的更高一級的天體系統(tǒng)，20世紀70年代后期，人們發(fā)現(xiàn)了超星系團的存在，在超星系團中通常只包含幾個大型的星系團，而大部分是很小的星系集團。星系團集聚成超星系團的現(xiàn)象稱為星系的超級成團或二級成團。
不同超星系團在天球上的投影位置可能彼此重疊，只有通過紅移中國空間站工程巡天望遠鏡測定每個星系團的距離之后才能鑒別它們的成員。已經(jīng)證認的超星系團數(shù)目在10個以上，超星系團的質(zhì)量范圍為10^15～10^17太陽質(zhì)量。通常在一個超星系團內(nèi)只含有2~15個富星系團，超星系團往往具有扁長的外形，長徑范圍為6000萬～1億秒差距，長短徑之比平均約為4:1。超星系團內(nèi)的成員星系團的速度彌散度大約為每秒1000~3000千米。超星系團的存在，表明宇宙空間的物質(zhì)分布至少在億光年尺度上是不均勻的。
簡介
超星系團往往具有扁長的外形，長徑范圍為60～100百萬秒差距，長短徑之比平均約為4:1;這種扁形結(jié)構(gòu)可以說明超星系團通常有自轉(zhuǎn)。超星系團內(nèi)的成員星系團的速度彌散度大約為每秒1,000～3,000公里，但各成員星系團之間的引力相互作用要比星系團內(nèi)各成員星系之間的引力作用弱得多，因而有人認為超星系團可能是不穩(wěn)定的系統(tǒng)。超星系團的存在表明宇宙空間的物質(zhì)分布至少在億光年尺度上是不均勻的。至于是否所有的星系團都是不同大小的超星系團的成員，由于觀測資料的極其不足和分析方法上的困難，這個問題還遠未取得一致意見。此外，還有人認為超星系團可以進一步成團，形成三級星系團以至更高級的星系集團。
超星系團的存在說明宇宙空間的物質(zhì)分布至少在數(shù)億光年的尺度上是不均勻的。20世紀80年代后，天文學家發(fā)現(xiàn)宇宙空間中有直徑達數(shù)億光年的星系很少的區(qū)域，稱為巨洞（void）。超星系團同巨洞交織在一起，構(gòu)成了宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的基本圖像。本星系群所在的超星系團稱為室女座超星系團。較近的超星系團有武仙超星系團、北冕超星系團、巨蛇-室女超星系團等。
現(xiàn)存的超星系團顯示在我們宇宙內(nèi)的星系分布是不均勻的；多數(shù)的都聚集在一起成為群和集團，每個小集團的星系從50個至數(shù)千個不等。這些群和集團與其他星系形成更大的被隔絕的結(jié)構(gòu)，稱為超星系團。
在本質(zhì)上曾經(jīng)被認為是最大的結(jié)構(gòu)，超星系團被了解是有時被稱為"超星系團復合體"（supercluster complex）的更大的片狀或墻的巨大結(jié)構(gòu)的下一層級，他們可能跨過數(shù)十億光年的空間，超過了可見宇宙的5%。超星系團本身可能跨越數(shù)億光年的距離，星系的典型速度約為1000公里/秒。哈柏定律暗示這些典型星系的速度是在1/H的哈勃空間望遠鏡時間大約只有3千萬光年時的速度，近似于當時的宇宙年齡。當這些距離以人類的術(shù)語表達時，它遠小于超星系團。在膨脹的宇宙中，一個天體的距離d相當于他現(xiàn)在的速度v乘上它所經(jīng)歷的時間t，但在時間相較于1/H不算小時天體的距離會被低估。上面的演算依然需要提出一些想法來修正，在正常的過程中從星系的形成或消散這些結(jié)構(gòu)需要多少的時間，這都顯示他們有更大的年齡。當我們觀察到超星系團和更大的結(jié)構(gòu)時，我們得知這些超星系團被創(chuàng)造時的宇宙情況。在超星系團內(nèi)的自轉(zhuǎn)軸方向也給予我們洞察在早期宇宙歷史中星系形成的過程[1]。
還沒有由超星系團組合成的集團（極超星系團或超超星系團）被發(fā)現(xiàn)，是否存在比超星系團更大的結(jié)構(gòu)也還在爭辯中（參見星系纖維，根據(jù)背景輻射的數(shù)據(jù)，宇宙中的物質(zhì)在大尺度下是均勻分布的，似乎不存在比“星系纖維”更龐大的構(gòu)造。超星系團之間有巨大的空洞，在空間中只有少量的星系存在。即使超星系團被證實是最大的結(jié)構(gòu)，超星系團的總數(shù)依然留下結(jié)構(gòu)分布的可能性，相信超星系團在宇宙中的數(shù)量應該在一千萬個。
超星系團經(jīng)常會被分割成被稱為星系云的小集團。
本超星系團
包括本星系群在內(nèi)的宇宙長城1937年，霍姆伯格在分析了雙重星系和多重星系的分布后認為，存在著一個"總 星系云",尺度范圍100百萬秒差距。這是本超星系團最初的概念. 二十世紀五十年代中，沃庫勒重新提出關(guān)于本超星系團的概念，并為后來的研究證實。沃庫勒認為，本超星系團的長經(jīng)為30~75百萬秒差距，它是許多星系云和星系團的集合體，包括本星系群，本星系團，大熊星系團以及50個左右較小的群和團. 它們共同構(gòu)成一個巨大的扁平狀天體系統(tǒng)其中亮于13.5等的明亮星系集中在天空中的一個大圓上,這個大圓稱為超星系赤道,大圓的極坐標在國際天文學聯(lián)合會銀道坐標系中是銀經(jīng)47°.37,銀緯+6°.32.室女座超星系團的中心在室女星系團附近銀經(jīng)283°銀緯+75°. 對沿超星系赤道的星系視向速度的分析表明,本超星系團可能正在自轉(zhuǎn)和膨脹，銀河系繞團中心的公轉(zhuǎn)周期約為1000億年.
系列列表
鄰近的超星系團
較遠的超星系團
遙遠的超星系團
發(fā)現(xiàn)
不久前，美國天文學家發(fā)現(xiàn)了一個特大的“超星系團”。這引起了人們的注意。大家知道，太陽系之外還有兩三千億顆恒星，共同組成了“銀河系”；銀河系之外還有千千萬萬個河外“星系”。這些星系往往兩個一組，三五個一群地分布在宇宙空間，天文學家把它們叫做“星系群”。還有比星系群更大的集團——十幾個乃至上千個星系聚在一起，叫做“星系團”。如果若干星系團再組成一個體系，就稱它為“超星系團”。一般的超星系團只有二三個星系團，很少超過幾十個星系團；空間范圍大約幾千萬至幾億光年。
美國航空航天局派遣一架U—2飛機，在地球北半球高空測定背景輻射的過程中，發(fā)現(xiàn)了一個特大的超星系團，延伸到20億光年的空間。與我們今天可觀測的100億光年的空間深度相比，這個超星系團占據(jù)了很大一個部分。一位天文學家感嘆道：宇宙在如此巨大的范圍中還存在一定的結(jié)構(gòu)，真是令人拍案叫絕啊！
你看，宇宙物質(zhì)的分布，從太陽系、銀河系、星系團（群）到超星系團，仿佛構(gòu)成一個又一個“階梯”。有人猜想，在超星系團之上還可以有“超”超星系團、“超超”超星系團……不過迄今天文學家因限于觀測手段的局限，尚無法對此進行驗證。
測定背景輻射，可用來檢驗宇宙學中的“原始火球”理論。這個理論認為，宇宙是一二百億年前由一個超密、超壓的“原始火球”在一次大爆炸中形成的。特大超星團的發(fā)現(xiàn)，說明這次大爆炸并不是如大多數(shù)宇宙學家設(shè)想的那樣，按均勻、各向同性的方式進行的，而是按不均勻、非各向同性的方式進行的。
星系分布
室女座超星系團的星系數(shù)值密度以本星系團為中心呈現(xiàn)與距離平方的關(guān)系掉落，顯示這個星系群不是被隨意選出來的。總之，明亮的星系（絕對星等大于13的）大多數(shù)集中在少數(shù)的星系云（星系團組成的集團）內(nèi)，98%的被發(fā)現(xiàn)在11個云中（以明亮星云數(shù)量遞減的順序排列）：獵犬座星系團、室女座星系團、室女II（向南方延展）、獅子II、室女III、巨爵（NGC 3672）、獅子I、小獅（NGC 2841）、天龍（NGC 5907）、喞[jī]筒（NGC 2997）和NGC 5643。位于盤面的明亮星系，三分之一屬于本星系團，其余的都屬于獵犬座星系團和室女II云，加上有些可能屬于NGC 5643的。在暈中的明亮星系也集中在少數(shù)幾個星系云內(nèi)（94%分布在7個云中）。這樣的分布顯示超星系團盤面的"大部分地區(qū)都是巨大的空洞"。能夠用來與觀測的現(xiàn)象比擬的是肥皂泡的結(jié)構(gòu)。稍平的星系團和超星系團能在泡沫的交會處找到，它們是巨大的泡沫，在太空中接近球形（直徑的數(shù)量級在20-60 Mpc）的巨大空洞。長纖維的絲狀結(jié)構(gòu)似乎占了優(yōu)勢。1個例子是長蛇-半人馬超星系團，最靠近室女座超星系團的超星系團，它從大約3千萬秒差距之處延伸至6千萬秒差距。
宇宙論
大尺度動力學
自從1980年代就很明顯的呈現(xiàn)不僅是本星系群，包括遠在5千萬秒差距之外的所有物質(zhì)都以大約600公里/秒的速度朝向矩尺座星系團（Abell 3627）運動。當天文學家測量出相對于背景輻射（CMB）的運動時，萊登-貝爾等人（1988年）猜測有個"巨引源"，但是它的本質(zhì)為何仍然難以理解。
暗物質(zhì)
LSC的總質(zhì)量M ≈ 1 x 1015M太陽和總光學亮度L ≈ 3 x 1012L太陽。這樣產(chǎn)生的質(zhì)-光比大約是太陽的300倍，與其他的超星系團的圖型是一致的。（作為比較用，銀河系的質(zhì)-光比是2.7）這種比率是宇宙中存在著大量的暗物質(zhì)受歡迎的一個主要論點。
鳳凰網(wǎng)科技訊 據(jù)科學日報消息，馬克斯·普朗克在檢測微波天空的時候，通過桑耶維夫-澤爾多維奇效應，這是宇宙微波背景下一種特有的效應，在宇宙空間龐大的物體環(huán)境下，拍攝了星系團的首張照片。歐洲航天局任務(wù)的XMM-牛頓和隨后的普朗克的檢測之間的聯(lián)合行動，揭露了其中的有一個知情未知的超星系團的存在。
這副圖展示了由普朗克和XMM-牛頓（X射線輻射）檢測到的超星系團
宇宙中的物質(zhì)是以高度密集的方式分散，恒星聚集成星系，星系緊密的聚集在一起，在廣闊空曠的空間中形成巨大的一團。星系團可以承受一千個星系，它們布滿了閃亮著明亮的X光線的熱氣；它們大多數(shù)由暗物質(zhì)構(gòu)成。
馬克斯·普朗克的首要目標是獲取古代宇宙的圖片，也就是宇宙微波背景（CMB），因此它有高質(zhì)量的9個頻道，光譜范圍從30到857GHz。這樣一個廣闊的光譜范圍不僅有利于移除所有CMB中的污染源，從而能捕獲早期宇宙的原始圖像，它還使得普朗克成為優(yōu)秀的星系團搜尋者。
事實上，這九個頻道，是由普朗克團隊基于一個特殊的現(xiàn)象，被叫做桑耶維夫-澤爾多維奇效應（SZE）而精心選擇出來的。當CMB光子在朝我們運動時遇到了星系團時所經(jīng)歷的能量的改變就叫桑耶維夫-澤爾多維奇效應。因此，即使在星系團紅移的情況下，SZE仍是一種檢測星系團的獨特工具。
“當宇宙大爆炸的分子化石穿越宇宙時，它便于它遇到的物質(zhì)發(fā)生相互作用：比如當它穿越一個星系團，CMB中子便打散了構(gòu)成星系團的熱氣中的自由電子。”法國奧爾賽空間數(shù)據(jù)研究所的納比拉？阿加南說道，他是調(diào)查SZE團和二次各向異性的馬克斯·普朗克科學家的領(lǐng)導成員。“這些碰撞以一種特殊的方式重新分配了光子的頻率，這使得我們能將CMB信號中的干預群分離出來。”
因為熱電子比CMB中子更有活力，所以兩者之間的相互作用導致了中子分散到更高的能量。這意味著，當朝著星系群的方向看CMB時，人們能看到相對低能量中子的不足，和高能量分子的富余。這個區(qū)分不足和富余的臨界頻率是217GHz。普朗克頻道探測到低于和高于這個臨界頻率的光譜，而其中他們中間的那個頻率恰好就是217GHz。
“依靠這個前所未有的光譜范圍，馬克斯·普朗克可以檢測到星系團的正信號和負信號，因此定位整個天空這些星系團，以及測量他們的物理屬性，普朗克是個十分有用的工具。”普朗克項目科學家揚塔伯說道。普朗克拍攝到的首批圖片包括一些天文學家一直的星系團，比如彗髪，一個很熱的附近的星系團。還有也很近的星系團阿爾貝2319。
普朗克的設(shè)計是專門針對檢測散落天空的星系團的SZE信號的，因為它并不適合深度調(diào)查，它的分別率太低無法探測出這些星系團的細節(jié)，尤其是一些新發(fā)現(xiàn)高紅移的星系。
為了確定他們的身份，科學家們利用歐洲航天局的X射線觀察-XMM-艾薩克·牛頓。“由于它高敏感型，使得XMM-牛頓是繼續(xù)完成普朗克檢測到的星系團的最佳工具。”領(lǐng)導普朗克團隊利用XMM-牛頓進行之后的研究的莫妮可阿諾說道。正是這兩種ESA任務(wù)之間的協(xié)同作用使得天文學家能夠使用XMM-牛頓來證實之前普朗克檢測到的的確是星系團，并且它還發(fā)現(xiàn)它其實是個更大的結(jié)構(gòu)：是個超星系團！
“XMM-牛頓觀察顯示其中一個星系團其實是個由三個獨立巨大的星系組成的超星系團，而普朗克并沒有檢測到這一點。”
“這兩個任務(wù)之間的協(xié)同作用顯示了巨大的成功，XMM-牛頓將繼續(xù)馬克斯·普朗克的檢測來確定這個星系團的本質(zhì)到底是什么？”XMM-艾薩克·牛頓項目科學家諾伯特說道。
“這是第一次通過SZE檢測到超星系團的存在，這個重要的發(fā)現(xiàn)給超星系團的研究打開了一扇全新的窗戶。“
這個新發(fā)現(xiàn)的超星系團的SZ信號來自于三個獨立星系團的信號總和，其中可能還有另外的集群間絲狀結(jié)構(gòu)起作用。這也給大規(guī)模氣體分布提供了重要的線索，這對追蹤暗物質(zhì)的分布也是至關(guān)重要的。
普朗克首次天空調(diào)查始于2009年8月中旬，于2010年6月結(jié)束。馬克斯·普朗克將會繼續(xù)收據(jù)數(shù)據(jù)到2011年底，在此期間它會完成所有的天空掃描。
參考資料 >
超星系團.www.zgbk.com.2024-03-15
【團微輕語 | 小微視野】30億光年外!天文學家發(fā)現(xiàn)迄今為止最大超星系團!.微信公眾平臺.2025-07-10