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兹威基开创了暗物质概念 后发座星系团坐落于狮子座附近,它由上千个大星系(其中任意一个大星系都与银河系类似)以及几万个小星系(矮星系)共同组成,是一个规模宏大的星系团。在万有引力的作用下,星系团中的星系必然会进行相对运动,从而形成相互运动或相互束缚的巨型天体系统。星系团中星系的运动速度恰到好处,既能克服相互间的万有引力,避免融合为一体,又不会因速度过快而逃逸出星系团,导致星系团解体。 这表明,星系团中单个星系的平均运动速度与星系团总质量呈正相关,同时与星系团物质平均分布密度也呈正相关。基于此原理,只要我们知晓星系团中星系的平均相对运动速度以及星系团的尺度(体积),就能够计算出星系团的总质量或者物质分布密度。实际上,这正是位力定理的核心要义。只需将相关数据代入位力定理的公式,就能估算出星系团中星系的平均质量。兹威基正是运用这种方法,估算出了星系团中星系的平均质量。这种通过万有引力作用估算出的质量,被称为引力质量或动力学质量。 事实上,星系团的万有引力作用机制与恒星团体系颇为相似。在星系团中,外层星系环绕星系团中心运动,其环绕速度相对稳定,这与星系团内部星系的运行速度状况存在显著差异。尽管星系团或星系质量巨大,但它们的运动速度依然远低于光速,完全适用于万有引力公式。所以,依据万有引力公式和向心力公式推导得出的V环=这一公式,同样适用于描述星系团外围星系的运动速度。该环绕速度与星系团质量的平方根成正比,与距离星系团中心距离的平方根成反比。而星系团内部星系的运动情况则更为复杂,例如其运动速度大小的变化幅度较大,运动路径也更为曲折,不过这些细节并非我们当前关注的重点。 通过测量星系的亮度,并依据亮度来估算星系的质量,由此得到的质量被称作 “光度学质量”。我们清楚,恒星等发光天体发出的光线会沿着三维空间向四周辐射,由于球面积与半径的平方成正比,所以恒星周围空间单位面积所通过的光子数量自然与半径R的平方成反比。 虽然天体系统中不仅包含发光的恒星,而且恒星质量存在明显差异,同时还有许多不发光或发光较弱的天体,但是科学家通过实际统计数据发现,各个天体系统中恒星占比质量近乎接近,差异不大。天体系统的发光量与质量的比值(光质比)差异较小,相对固定。因此,在距离相等的情况下,发光量或光度与天体质量成正比。这使得科学家能够通过观测某个星系或星系团的发光量(光度),以及该星系或星系团与太阳系的距离
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