1.7: 大规模宇宙

粗略地说，你可以把太阳系看作你的房子或公寓，把银河系看作你的城镇，由许多房屋和建筑物组成。 在二十世纪，天文学家能够证明这一点，就像我们的世界由许多城镇组成一样，宇宙是由大量的星系组成的。 （我们将宇宙定义为我们观测到的所有存在的东西。） 星系一直延伸到太空中，就像我们的望远镜所能看到的那样，其中有数十亿个星系在现代仪器的触手可及的范围内。 当它们首次被发现时，一些天文学家称星系为岛屿宇宙，这个术语描述得很恰当；星系看起来确实像星际空间广阔而黑暗的海洋中的恒星岛。

最近的星系是在1993年发现的，是一个距离太阳 75,000 光年的小星系，朝射手座星座的方向行驶，我们自己的银河系中的烟雾使它特别难以辨别。 （我们应该注意，星座是天文学家将天空划分为的88个部分之一，每个部分都以其中的突出恒星图案命名。） 除了这个射手座矮星系之外，还有另外两个小星系，距离大约16万光年。 这是麦哲伦船员在环游世界时首次录制的，它们被称为麦哲伦云（图\(\PageIndex{1}\)）。 这三个小星系都是银河系的卫星，通过重力与银河系相互作用。 最终，这三个星系甚至可能被我们更大的星系吞噬，就像宇宙时代的其他小星系一样。

图\(\PageIndex{1}\)：这张图显示了智利北部阿塔卡马沙漠阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列（ALMA）望远镜上方的大麦哲伦云和小麦哲伦云。

最近的大星系是与我们自己的星系非常相似的螺旋星系，位于仙女座星系中，因此被称为仙女座星系；它也以其目录编号之一 M31（图\(\PageIndex{2}\)）而闻名。 距离M31还有200多万光年，与银河系一起，是一个由50多个星系组成的小型星系的一部分，该星系被称为局部群体。

图\(\PageIndex{2}\)：仙女座星系（M31）是一个螺旋形的恒星集合，类似于我们自己的银河系。

在1000万到1500万光年的距离上，我们发现了其他小型星系群，然后在大约5000万光年时，有更令人印象深刻的系统，有成千上万的成员星系。 我们发现星系主要出现在星团中，无论大小（图\(\PageIndex{3}\)）。

图\(\PageIndex{3}\)：一些集群本身形成了更大的群组，称为超级集群。 Local Group 是名为处女座超级星团的超级星系团的一部分，该星团的直径超过 1.1 亿光年。 我们才刚刚开始以如此巨大的尺度探索宇宙的结构，并且已经遇到了一些意想不到的发现。

在更远的距离，许多普通星系太暗而看不见，我们会找到类星体。 这些是星系的辉煌中心，在极具活力的过程的光芒下发光。 类星体的巨大能量是由气体产生的，当气体落向一个巨大的黑洞并在黑洞周围旋转时，气体会被加热到数百万度的温度。 类星体的光彩使它们成为我们在黑暗的太空海洋中能看到的最遥远的信标。 它们使我们能够探测100亿光年以外的宇宙，从而在过去的100亿年或更长时间内探测宇宙。

有了类星体，我们可以看到距离标志着时间开始的宇宙大爆炸爆炸很近。 除了类星体和最遥远的可见星系之外，我们还发现了爆炸本身的微弱光芒，它充满了宇宙，从而从太空的各个方向来到我们身边。 这种 “创造余辉” 的发现被认为是二十世纪科学中最重要的事件之一，我们仍在探索它必须告诉我们的关于宇宙最早时代的许多事情。

测量偏远地区星系和类星体的特性需要大型望远镜、复杂的光放大设备和艰苦的劳动。 每个晴朗的夜晚，在世界各地的天文台上，天文学家和学生都在研究诸如新恒星的诞生和宇宙的大规模结构之类的奥秘，将他们的结果融入我们所理解的挂毯中。