【深度認識】半人馬超星系團

你有沒有試過在晴朗的夜空下細看星空，那一點一點發亮的星，不禁令人好奇：在地球之外的宇宙，究竟還有甚麼驚人的天體和結構？不少人聽過銀河系(Galaxy)、甚至銀河團(Galaxy Cluster)，但講到宇宙最大的結構之一——『超星系團』(Supercluster)，就未必人人曉得。今日，就讓我們深入淺出，帶你認識一個與我們地球有著千絲萬縷關係、同時極為壯觀的天體結構：半人馬超星系團(Centaurus Supercluster)。

什麼是半人馬超星系團？

半人馬超星系團是一個巨大的超星系團，位於我們地球觀察到的南天星區，得名於『半人馬座』(Centaurus)這個星座。超星系團是由眾多銀河團組成的大型結構，好比將一個個『城市』(即銀河團)合組成一個『省分』，比一般的銀河或銀河團還要宏偉得多。半人馬超星系團與我們地球的距離約為1.7億光年——為了讓大家有個概念，光一年可走約9.46萬億公里，所以這段距離遠超我們的想像！

與地球、太陽比較：你身處哪一層『宇宙巨頭』？

我們身處的地球位於太陽系(Solar System)；太陽和其他幾乎所有我們肉眼看到的星星，都在這個系統中。太陽系又屬於銀河系(Milky Way Galaxy)。銀河系只是無數銀河系中的一員，在宇宙中有如滄海一粟。再進一步，銀河系和附近的星系組成『本星系群』(Local Group)——但這只是一個更大的結構（本超星系團，也叫乙女座超星系團/Virgo Supercluster）的一部分！所謂『超星系團』，就是包含多個本地銀河團及其他較遙遠的銀河團的大型結構。半人馬超星系團和乙女座超星系團鄰近、互有關聯，兩者共同構成更宏觀的拉尼亞凱亞超星系團(Laniakea Supercluster)。你可以想像成我們平時住的社區，其實只是城巿其中一個細小部分，再外圍還有整個省分，最後是國家一般宏觀。

半人馬超星系團的基本參數及構成

1. 體積
半人馬超星系團直徑約1.5至2億光年，是一個橫跨數億光年，擁有數千個銀河系統的天文結構。相比之下，我們的太陽直徑只有約140萬公里（即0.000015光年），地球更只有1.3萬公里。可想像它的體積是多麼驚人。

2. 質量(Mass)
半人馬超星系團的質量估計接近10¹⁶ 太陽質量，即約10,000,000,000,000,000（十萬兆）倍太陽的質量。太陽本身的質量已超過地球的33萬倍，所以這個結構將地球與太陽相比，猶如把一粒沙與整個地球相比。

3. 與地球距離
半人馬超星系團距離地球約1.7億光年，遠遠超出太陽與地球之間的距離（1個天文單位，即約1.5億公里）；更遠過太陽與最近的比鄰星(Proxima Centauri)之間的4.24光年。

4. 溫度
在半人馬超星系團之中，其實有大量高溫的電漿氣體——也就是銀河團間熱氣體(Intergalactic Medium)，溫度能高達幾千萬度（開爾文溫標），比太陽表面溫度（約5,500°C，即約5,800 K）還要高得多。然而，這些氣體極其稀薄，比真空還要更接近絕對虛無，所以即使高溫，人體亦不會『感覺到』熱。

5. 成分(Composition)
它主要由數千個銀河系和銀河團（例如半人馬銀河團Centaurus Cluster、Hydra Cluster等）組成，而銀河之中佈滿恆星、星際氣體和塵埃，還有極大量的暗物質(Dark Matter)——這種物質只可透過引力間接看見。統計顯示，普通物質只佔大約16%，暗物質及可能存在的暗能量(Dark Energy)佔去大部分。

6. 歷史(Age/History)
根據現代宇宙學的觀點，半人馬超星系團的形成源於宇宙大爆炸(Big Bang)後的物質『網絡』逐漸融合、聚集。大約在130多億年前，較小型的密度起伏，逐漸形成星系、銀河團，最終構成超星系團。這些過程花了幾十億年，至今仍在不斷變化中——甚至銀河團之間會因萬有引力互相靠近、融合。

7. 自轉及公轉
銀河、銀河團有自轉，但像半人馬超星系團這種巨型結構，由於本身缺乏明確邊界和完整重心，所謂自轉或公轉並不像地球自轉一樣有明確周期。不過，內部部分銀河團會繞著質量中心作緩慢運動，時間尺度以數十億至數百億年計。

為何我們要研究半人馬超星系團？

對許多人來說，超星系團好像很『遙遠』、和我們生活沒甚麼關係。但事實上，我們對宇宙的了解，正是透過研究這些宏觀結構，一步步建構而來。例如：掌握超星系團的分佈，可以揭示暗物質和暗能量在宇宙中的角色，甚至可以推斷宇宙的最終命運（會否持續擴張、收縮或走向終極『熱寂』）。

香港人平時忙於生活、工作，也許從未想過：我們腳下的土地，所屬的地球，原來只不過是宏觀宇宙一塊拼圖。而人類的好奇心，正是推動現代科學邁步向前的重要引擎——每一次望向遙遠的超星系團，其實都像是在窺探宇宙的『藍圖』一角。

再實際一點：通過星系團內高溫氣體的X射線(如X-ray)觀測、紅移訊號(Redshift)測量，以及對暗物質分布的研究，我們不但完善了宇宙學模型，長遠甚至有機會解開困擾人類已久——如暗物質、暗能量本質等最前沿謎題。

生活趣味比喻：『城市』裡的超級『省份』

如果你將太陽當作一個家庭，太陽系便是住宅樓；銀河系就是整條街道，本星系群是市區，乙女座超星系團是整個香港島。相比之下，半人馬超星系團就是門外另一個主要行政區。組成拉尼亞凱亞超星系團這片『宇宙大地』。

超星系團之間，沒有明確的『國界』，更像是不同城市之間逐漸模糊的相連地區。因此，現代天文學家都致力透過大規模巡天（如2dF、SDSS等），畫出這個宇宙的『地圖』，捕捉半人馬超星系團等結構於三維宇宙網絡中的位置。

半人馬超星系團的最新研究發現

目前，學界對半人馬超星系團有不少突破性成果。例如2014年，科學家用紅移數據、銀河團分布為基礎，重劃了拉尼亞凱亞超星系團區域，發現半人馬超星系團原來與乙女座超星系團一樣，都是更大『宇宙重力盆地』的一部分。今時今日，天文學家正利用望遠鏡觀測銀河團間的氣體溫度、銀河分布密度，期望全面了解這些超級巨型結構的形成和演化。

隨著科技進步，我們相信將有更多新型射電望遠鏡及天文衛星，帶來更高清的數據，甚至揭示半人馬超星系團內隱藏的黑洞候選者、宇宙線發生源，以及了解高能物理如何在這種極端規模下運作。