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太空中最大的结构

巨大的恒星

宇宙中有些恒星非常巨大,让我们的太阳看起来很小。红超巨星,比如猎户座中的参宿四(Betelgeuse),比太阳宽约700倍。如果参宿四取代我们的太阳,它的外边缘会延伸到火星轨道之外。这些巨大的恒星消耗燃料的速度比小恒星快得多,所以它们只能存活几百万年,而太阳的寿命有100亿年。当它们耗尽燃料时,会发生壮观的超新星爆炸,将物质散布到太空中。

巨大的行星和气态巨行星

木星是我们太阳系中最大的行星,大到可以装下1300多个地球。但天文学家已经发现了系外行星(太阳系外的行星),它们让木星看起来很小。一些"热木星"在离恒星很近的轨道上运行,宽度可以是木星的两倍。系外行星HAT-P-67b是已知最大的行星之一,直径大约是木星的两倍。这些巨大的行星主要由气体组成,没有可以站立的固体表面。

星云——太空中的巨大云团

星云是漂浮在恒星之间的巨大气体和尘埃云。蜘蛛星云位于一个叫做大麦哲伦星云的邻近星系中,横跨约1800光年。有些星云是新恒星诞生的地方,另一些则是爆炸恒星的残骸。船底座星云是我们银河系中最大的恒星形成区域之一,跨度约300光年。这些色彩缤纷的云团可以包含足够的物质来创造数千颗新恒星。

银河系和其他星系

我们的家园银河系包含1000亿到4000亿颗恒星,横跨约10万光年。但银河系远不是最大的星系。IC 1101是已知最大的星系之一,直径约600万光年——大约是我们银河系的60倍宽。星系有不同的形状,包括像银河系这样的螺旋形、蛋形的椭圆星系,以及没有特定形状的不规则星系。仙女座星系是我们最近的大型邻居,距离约250万光年,正在与银河系相撞的路上,不过碰撞要在大约45亿年后才会发生。

星系团和超星系团

星系不是独自漂浮在太空中的——它们在引力作用下聚集成星系团。室女座星系团是离我们最近的大型星系团,包含约2000个星系,分布在1500万光年的范围内。星系团本身又聚集成更大的结构,叫做超星系团。拉尼亚凯亚超星系团包括我们的银河系,跨度约5.2亿光年,包含大约10万个星系。这些超星系团是由引力维系在一起的最大结构之一。

宇宙纤维和宇宙网

已知宇宙中最大的结构是宇宙纤维——由星系和气体组成的巨大线状结构,横跨数十亿光年。这些纤维一起形成了一种叫做宇宙网的图案,看起来像一块巨大的海绵或网,向各个方向延伸。武仙-北冕座长城是已知最大的结构之一,横跨约100亿光年。纤维之间是被称为宇宙空洞的巨大空旷区域,宽度可达数亿光年。科学家研究宇宙网,以了解大爆炸之后宇宙是如何成长和变化的。

超大质量黑洞

大多数大型星系的中心都有一个超大质量黑洞——一个密度极大的天体,连光都无法逃脱它的引力。M87星系中心的超大质量黑洞叫做M87*,质量相当于约65亿个太阳。黑洞TON 618是迄今发现的最大黑洞之一,质量约为660亿个太阳。虽然黑洞本身是看不见的,但它们周围可以有比我们整个太阳系还大的发光热气体盘。2019年,科学家利用事件视界望远镜拍摄了第一张黑洞阴影的照片。

为什么太空中的大小很重要

了解太空中最大的结构有助于科学家学习宇宙是如何形成和持续变化的。通过绘制星系团和宇宙纤维的地图,研究人员可以研究暗物质和暗能量的作用——这两种神秘的力量塑造着宇宙。比较巨大和微小的结构也帮助科学家理解引力在不同尺度上的作用。像詹姆斯·韦伯太空望远镜这样的新望远镜正在揭示以前太暗或太远而无法看到的结构。每一个关于太空中最大事物的新发现,都帮助科学家拼凑出星系、恒星和行星是如何形成的。