测定近邻星系和星系团的距离有什么方法？

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测定近邻星系和星系团的距离，科学家们就要用更先进的方法，如造父变星法。在用火箭发射哈勃空间望远镜(HubbleSpaceTeleScope，以下简称HST)以前，造父变星差不多被用做测定本星系群内星系距离的尺码。ＨＳT的发射，使得用此法测量近邻星系团的距离成为可能。

但是，仍有一些区域，造父变星显得太暗，此技术难以应用，科学家被迫实行一些猜测的方法。例如，塔利一费希尔（Tully－Ｆisher）关系—一个关于星系的绝对亮度与其光谱中一特殊谱线（如红光波长的）宽度之间的关系的观测原理，有时被用来测定星系的距离。在测量宇宙的大尺度区间时，比较普遍采用的办法是利用星系的退行速度与距离之间的哈勃定律比例关系，测量一个星系（或星系团）的谱线向红端移动的量，观测者就能估计该星系离我们多远。哈勃1929年的发现即现在所说的哈勃定律告诉我们，所有遥远的星系都在以直接与其距我们距离成比例的速度远离我们而去。换句话说，如果某星系距银河系的距离是另一个星系的两倍，则我们将会发现该星系远离我们而去的速度也会是两倍。罗伯特?贾斯特罗(NASA戈达德研究所的创始人，现在为哈勃曾实现其绝大多数发现的威尔逊山天文台的领导者)写到：“哈勃定律科学史上最伟大的发现之一：它是对创世纪的科学性的主要支持证据之一。”

宇宙学家用一个称作哈勃常数的数字(通常记作H0)来表示速度/距离之间的精确关系。H0是一个很关键的数值，因为如果我们能够将该数值确定下来则我们就能确定宇宙的大小和年龄。在确定哈勃常数方面各方还没有形成一致的意见，因此宇宙学家目前认定宇宙的年龄大致处在80～200亿年之间(这也意味着宇宙的直径有80～200亿光年)。在哈勃常数还未有较可靠的值以前，该定律只能提供相对的距离值。

用于大尺度距离测量的尺码，从视差到造父变星到光谱方法加在一起的“杂烩”叫作宇宙距离阶梯。科学家们用此阶梯，一级一级地从比较熟悉的近邻恒星爬向远方的星系团及类星体。当新的测量棒经过考验可用时，该阶梯便被加固了一些并延伸出去，成为艰难地步步高升连接到宇宙深处的梯子。

除了距离测量问题外，当天文学家们企图绘制可见宇宙的天图时，还遇到另一个因难：需要探索的领域令人难以置信的广阔，潜在的能用望远镜视察的空间的体积超过几十亿光年的立方1031(光年)3，这里面充斥着数百亿个星系（它们中的大多数是ＨＳT近来发现的）。要做出它们的目录，恐怕需要花费几百年时间。

与此同时，人类一项重要的探空计划在进行中。如哈佛一施密松天体物理中心（ＣfＡ）的盖勒和赫克拉所做的是获得可见宇宙内有代表性的截面中的信息。打算用对这部空间的观测结果，提供星系在宇宙中是如何分布的粗放的概念。

计划中第一个有代表性的天区的图像，是赫克拉和拉普兰特在1985年春季绘制出来的。他们测定了位于一个6度宽的狭长天区内大约1100个星系在空间的位置。选取如此大小的空间观测，是为了能在较短的时间里完成巡查任务。

在开始巡查时，盖勒和她的同事们并未希望见到宇宙中大尺度有序状态的证据。事实上，他们原来想象巡天工作将揭示出一个匀称纹理的宇宙。相信它们将看到星系团均匀地分布在天空，就像少量的葡萄干均匀地分布在葡萄干面包里那样。但实际看到的却是确凿无疑的星系分布的稀奇的式样。星系和星系团不是随机（杂乱）分布，而是表现为组成的、纺锤式的弦（带子）和宽的伸展了的书页，也有成为巨大的物质气泡状的分布态势。这些气泡的里面看来非常地空，好像所有原来在里面的星系全被吸管吸出去了。

CfA小组看到的是这样一个奇特的景象：与浓密地分布几百万个星系的空间区域对比着的是实际上空无一物的天区——他们称其为空洞或巨洞。不知什么缘故，在宇宙历史上的某个时期，大尺度有序状态从混沌中出现。CfA小组难以解释这是如何发生的，他们只是观察到这些情形罢了。

1989年，盖勒和赫克拉把他们的巡天工作延伸到包括几千个星系，并观测到一个新的特色：一个在空间延伸超过5亿光年的星系“巨壁”。这一叫作长城的宇宙栅栏，是宇宙中存在的最大的单一结构特色。

盖勒及其合作者们，远不是注意到宇宙中大尺度结构的第一组人。在50年代，法国天文学家沃库勒（GerarddeVaucoleurs），发起了一场关于他建议的星系和星系团属于更大的天体集团称为“超星系”（现在称为超星系团）的大争论。

当时，大多数天文学家相信星系团是空间最大的天体集团，他们认为，引力理论，如爱因斯坦广义相对论所表达的形式，不利于更大天体集团的形成。还认为，扩展得更大的结构只能通过引力松散地联系在一起，宇宙的膨胀将把它们拉开。因此，这种结构的寿命只能是短暂的，今天的宇宙中不存在这样大的结构。

但经过多年积累的观测资料，国际天文界渐渐接受了宇宙中存在着“星系团的集团”这个事实。我们的本星系群被证明是一个叫做本超星系团的一部分，该超星系团在空间伸展1亿光年，室女座星系团位于其中心。人们还发现了许多其他超星系团，带着它们穿起来的“念珠”，交叉在宇宙中。

沃库勒年轻时是个急性子的人，现在感到了辩解的意义。

时间是检验真理的唯一工具。正如他所说的“正如一个成长的儿童逐渐明白了较大单元的人类组织——家庭、邻居、城市等等——天文学家们在过去400年间逐步认识到天空的等级式安排。这一天文的发展在继续前进中。”

今天，基于不可抗拒的，例如由盖勒、赫克拉和普兰特提供的观测证据，大多数天文学家接受了下列事实：宇宙有一个复杂结构的等级。描述这些结构的名词如“纤维”、“气泡”、“薄片”及“空洞”等，已成为他们经常使用的词汇了。他们不再争论宇宙是否有大尺度结构，而是在寻求去理解这些结构的来源和性质。

美国普林斯顿大学和芝加哥的几位天文学家认为，宇宙既不是由暗物质构成的，也不是由星系之间的空洞构成的，而是由一个巨大的超星系团和一个大空洞构成。

另一些天文学家不同意这种解释，但是也承认超星系团的存在，甚至有些天文学家认为存在比超星系团更大的星系组合，即第三级星系团。超星系团的存在说明宇宙空间的物质分布至少在100万秒差距的尺度上是不均匀的。

20世纪80年代以后，天文学家发现宇宙空间中有直径达1亿秒差距的星系很少的区域，称为巨洞。

超星系团和巨洞交织在一起，构成了宇宙大尺度结构的基本图像。本星系群所在的超星系团称为本超星系团。然而，这种阶梯式的成团结构是否真的存在呢？人们还在继续观测着。