"宇宙是有限的還是無限的？有沒有中心有沒有邊？有沒有生老病死有沒有年齡？"這些恐怕是自從有人類的活動以來一直被關(guān)心的問題。為了有一個更清楚的答案，讓我們先來看看它的組成和結(jié)構(gòu)吧。宇宙中的天體絢麗多彩，表現(xiàn)出了極高的層次性。
(1) 行星
我們居住的地球是太陽系的一顆大行星。太陽系一共有九顆大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星。除了大行星以外，還有60多顆衛(wèi)星、為數(shù)眾多的小行星、難以計數(shù)的彗星和流星體等。他們都是離我們地球較近的，是人們了解的較多的天體。那么，除了這些以外，茫茫宇宙空間還有一些什么呢？
(2) 恒星和星云
晴夜，我們用肉眼可以看到許多閃閃發(fā)光的星星，他們絕大多數(shù)是恒星，恒星就是象太陽一樣本身能發(fā)光發(fā)熱的星球。我們銀河系內(nèi)就有1000多億顆恒星。恒星常常愛好"群居"，有許多是"成雙成對"地緊密靠在一起的，按照一定的規(guī)律互相繞轉(zhuǎn)著，這稱為雙星。還有一些是3顆、4顆或更多顆恒星聚在一起，稱為聚星。如果是十顆以上，甚至成千上萬顆星聚在一起，形成一團星，這就是星團。銀河系里就發(fā)現(xiàn)1000多個這樣的星團。
在恒星世界中還有一些亮度會發(fā)生變化的星-變星。它們有的變化很有規(guī)律，有的沒有什么規(guī)律?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)了2萬多顆變星。有時侯天空中會突然出現(xiàn)一顆很亮的星，在兩三天內(nèi)會突然變亮幾萬倍甚至幾百萬倍，我們稱它們?yōu)樾滦恰＿€有一種亮度增加得更厲害的恒星，會突然變亮幾千萬倍甚至幾億倍，這就是超新星。
除了恒星之外，還有一種云霧似的天體，稱為星云。星云由極其稀薄的氣體和塵埃組成，形狀很不規(guī)則，如有名的獵戶座星云。
在沒有恒星又沒有星云的廣闊的星際空間里，還有些什么呢？是絕對的真空嗎？當(dāng)然不是。那里充滿著非常稀薄的星際氣體、星際塵埃、宇宙線和極其微弱的星際磁場。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們必定可以發(fā)現(xiàn)越來越多的新天體。
(3) 銀河系及河外星系
隨著測距能力的逐步提高，人們逐漸在越來越大的尺度上對宇宙的結(jié)構(gòu)建立了立體的觀念。這里第一個重要的發(fā)展，是認(rèn)識了銀河。它包含兩重含義，一是了解了銀河的形狀，二是認(rèn)識了河外天體的存在。
銀河系是太陽所屬的一個龐大的恒星集團，約包括1011顆恒星。這種恒星集團叫星系。銀河系中大部分恒星分布成扁平的盤狀。盤的直徑為25kpc（千秒差距，1秒差距＝3.26光年＝3.09億億米），厚度約為2kpc。盤的中心有一球狀隆起，稱為核球。盤的外部由幾條旋臂構(gòu)成。太陽位于其中一條旋臂上，距離銀心約7kpc。銀盤上下有球狀的延展區(qū)，其中恒星分布較稀疏，稱為銀暈。暈的總質(zhì)量約占整體的10%，直徑約為30kpc。我們的太陽，就其光度，質(zhì)量和位置講，都只是銀河系中一個極普通的成員。
此外重要的是，并非天穹上一切發(fā)光體都是銀河系的一部分。設(shè)想有一個類似銀河系的恒星集團，處于500kpc的距離上（銀河自身大小為30kpc）。其表觀亮度與2pc遠處一顆類似太陽的恒星是一樣的。因此對天穹上的某個光點，只有測定它的距離，才能區(qū)分它是銀河系內(nèi)的恒星還是銀河系外的另一個星系。實際上，天穹上的大多數(shù)光點是銀河系的恒星，但也有相當(dāng)大量的發(fā)光體是與銀河系類似的巨大恒星集團，歷史上曾被誤認(rèn)為是星云，我們稱它們?yōu)楹油庑窍?，現(xiàn)在已知道存在1000億個以上的星系，著名的仙女星系、大小麥哲倫星云就是肉眼可見的河外星系。星系的普遍存在，表明它代表宇宙結(jié)構(gòu)中的一個層次，從宇宙演化的角度看，它是比恒星更基本的層次。
星系的質(zhì)量差別很大。銀河系的質(zhì)量約為1011M⊙(太陽質(zhì)量單位)。在明亮的星系中，這是典型的大小。質(zhì)量很小的星系太暗，不易看到。小星系的質(zhì)量可低達106M⊙。星系的典型尺度為幾十千秒差距。若對視星等在23等以內(nèi)的星系作統(tǒng)計，星系總數(shù)在109以上。
20世紀(jì)60年代以來，天文學(xué)家還找到一種在銀河系以外象恒星一樣表現(xiàn)為一個光點的天體，但實際上它的光度和質(zhì)量又和星系一樣，我們叫它類星體，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個這種天體。
(4) 星系團
當(dāng)我們把觀測的尺度再放大，宇宙可看成由大量星系構(gòu)成的"介質(zhì)"，而恒星只是星系內(nèi)部細致結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)。這樣，為了了解宇宙結(jié)構(gòu)，需關(guān)心星系在空間的分布規(guī)律。
星系的空間分布不是無規(guī)的，它也有成團現(xiàn)象。上千個以上的星系構(gòu)成的大集團叫星系團。大約只有10%星系屬于這種大星系團。大部分星系只結(jié)成十幾、幾十或上百個成員的小團?？梢钥隙ǖ氖?，星系團代表了宇宙結(jié)構(gòu)中比星系更大的一個新層次。這層次的尺度大小為百萬秒差距，平均質(zhì)量是星系平均質(zhì)量的100倍。
(5) 大尺度結(jié)構(gòu)
今天人們把10Mpc以上的結(jié)構(gòu)稱為宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)（目前觀測到的宇宙的大小是104Mpc）。至今大尺度上的觀測事實遠不是十分明確的。有趣的是，有跡象表明，星系在大尺度上的分布呈泡沫狀。即有許多看不到星系的"空洞"區(qū)，而星系聚集在空洞的壁上，呈纖維狀或片狀結(jié)構(gòu)。這一層次的結(jié)構(gòu)叫超星系團。它的典型尺度為幾十兆秒差距。
從演化理論來考慮，尺度大到一定程度，應(yīng)不再有結(jié)構(gòu)存在。這是否符合事實，以及這尺度多大，都是十分重要，并需要有大尺度觀測來回答的問題。現(xiàn)今對宇宙在50Mpc以上是否還有顯著的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象存在，正是人們熱烈爭論中的焦點。
總之，若把星系看成宇宙物質(zhì)的基本單元，那么星系的分布狀況就是宇宙結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)。現(xiàn)在看來，直至50Mpc的尺度為止，星系的分布呈現(xiàn)有層次的結(jié)構(gòu)。這就是我們對宇宙面貌的基本認(rèn)識。
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