哈勃定律——星系团的哈勃定律

3.哈勃定律——星系团的运动特征

星系团的运动特征可以从两个方面来认识，即从整个团的视向运动和团内各成员星系间的随机性相对运动。

运动中的星系团

星系团作为整体的视向速度同星系团的距离满足哈勃定律，即距离越远视向速度越大。例如较近的室女星系团离我们约19百万秒差距,视向速度为1180千米/秒;而长蛇Ⅱ星系团离地球约有1000百万秒差距,视向速度则高 60000千米/秒。

一个星系团内不同成员星系间的相对运动情况可用速度弥散度来表示。一般说来，随着星系团的范围的扩大和成员数的增加，速度弥散度也就越来越大。小星系团的速度弥散度约为 250千米/秒～500千米/秒；大星系团的速度弥散度高达2000千米/秒。

星系团

星系团的速度弥散度在天文学研究方面具有重要的意义。一方面根据速度弥散度，人们可以利用维里定理来估算团内每个星系的平均质量；另一方面，速度弥散度的研究，对星系团内部运动和探索星系团的稳定性问题密切相关。 目前对这一问题有两种相反的看法：一种看法认为，整个星系团的能量是负的，因而星系是一种稳定的天体系统；另一种看法认为，星系团内成员星系的速度弥散度很大,整个系统的能量是正的,因此它们是不稳定的,整个团正处在膨胀、瓦解之中。

星系团中还聚集了大量的高温气体，也就是星系际介质。这些气体的质量相当于(甚至超过了)星系团中所有星系质量的总和。它们发出的X射线是宇宙中主要的弥漫X射线源。

星系团

人类通过光学和X射线的观测了解到星系团的许多性质。研究结果发现：星系团的位力质量比团中的星系和星系际气体的质量总和还要大得多，多达5～10倍。这些质量来源的物质，天文学上称之为暗物质。它们除了引力效应之外，没有其他任何信息可以直接探测到。

星系团是星系、气体和大量的暗物质由于引力作用而聚集在一起的更加庞大的天体系统。至于它们神秘的起源与演化过程，以及它们又是如何集结在一起组成超星系团的，则是宇宙学研究中最基本的问题之一。

在天文学领域，星系团的形成至今还是个谜。不久前，一个由法国、荷兰、德国和美国科学家组成的研究小组宣布，发现了一个远在135亿光年的正在形成的星系团。这是迄今人类发现的最远的星系团。

知识小百科

你知道“速度弥散度”吗

弥散度是指随机变量方差的平方根，即均方差或标准差。天文学中,速度弥散度通常是指恒星系统中剩余速度的弥散度。

如果恒星的运动速度遵循速度椭球分布律，那么三个主轴方向的速度弥散度就会与椭球三条主轴的长度成比例。速度弥散度描述了恒星速度与形心速度偏离的程度。根据统计，偏离越大，弥散度也就越大。

什么是“哈勃定律”

自从美籍苏联物理学家伽莫夫提出大爆炸学说以后，由于红移现象的发现，1929年美国天文学家哈勃提出了哈勃定律，即：河外星系的视向退行速度与距离成正比。这个关系称为哈勃定律，又称哈勃效应。

哈勃定律有着广泛的应用，它是测量遥远星系距离的唯一有效方法。只要测出星系谱线的红移，再换算出退行速度，便可由哈勃定律算出星系的距离。哈勃定律中的速度和距离不是直接可以观测的量，而真正来自观测、没有掺进任何假设的是红移-视星等关系。在这个基础上再加上一些假设，才可得到距离与速度关系。

哈勃定律揭示宇宙是在不断膨胀的。这种膨胀是一种全空间的均匀膨胀。因此，在任何一点的观测者都会看到完全一样的膨胀；从任何一个星系来看，一切星系都以它为中心向四面散开，越远的星系间彼此散开的速度越大。