直徑2.5億光年,內部只有60個星系,牧夫座空洞有多可怕?

在我們宇宙中存在著形形色色的天體

比如我們人類生活的地球屬于行星,帶給地球光和熱的太陽是恒星,太陽所在的銀河系屬于星系,銀河系和周圍的大小麥哲倫星系,仙女座星系,三角座星系,一起組成了本星系群,若干個本星系群會組成本星系團,然后是超星系團。

但你可曾想過,宇宙中其實還有一種結構,它不同于行星恒星或者黑洞,它本身甚至沒有任何天體屬性,有的只是一片虛空。

宇宙空洞的故事

20世紀下半葉,天文學界在宇宙中發現了若干個奇怪的區域,這些區域的大小從11至150個百萬秒差距不等 (一個百萬秒差距是326萬光年),它們都有一個共同特點,那就是區域內部的星系分布極其稀疏,有的甚至根本沒有星系存在。

基于這種空曠的特性,天文學界將這些區域稱為 「宇宙空洞」,截至目前登記在冊的空洞數量已經達到了27個,平均范圍都在千萬光年級別的它們,成為了可觀測宇宙的重要組成部分,天文學界也開始相信宇宙中一定還存在數量更多的宇宙空洞,它們和宇宙網狀結構一樣,都是宇宙的基本結構。

在已發現的27個宇宙空洞里,有三個值得注意,因為它們距離地球比較近,它們分別是1981年發現的,距離地球7億光年,直徑2.5億光年的 牧夫座空洞,距離地球3.07億光年,直徑3.58億光年的 南方本超空洞,以及距離地球1.98億光年,直徑3.39億光年的 北方本超空洞,它們內部幾乎都空無一物。

其中尤以牧夫座空洞最為寂靜,因為另外兩個空洞只是內部星系密度太低,還不至于空無一物,但牧夫座空洞一開始卻是真真正正的啥都沒有,當時的天文學家還舉了個例子:如果把銀河系轉移到牧夫座空洞中心的話,人類文明可能直到現在也會認為宇宙中只有銀河系這一個星系,而不可能發現其他河外星系。

但這個「空無一物」的記錄并沒有保留多久

在牧夫座空洞被發現6年后的1987年,天文學家首次在牧夫座空洞發現了8個星系,1988年又發現了3個,1989年又發現了15個, 截至目前牧夫座空洞內的星系數量已經超過了60個,已經不算是空無一物了。

然而就算牧夫座空洞內有100個星系,對于這樣一個直徑2.5億光年的超級空洞來說也還是太少了些,因此天文學界猜測牧夫座空洞內的星系之間的聯系并不緊密,它們彼此之間仍隔著相當遙遠的距離。

相比空洞內的星系分布,天文學家們更想知道的是: 宇宙中為什麼會出現空洞?

從目前的大爆炸宇宙模型來看,138.2億年前的大爆炸產生了時空和物質,而物質在時空的膨脹過程中逐漸冷卻組成了各個星系,問題是根據大爆炸模型,宇宙中的物質分布其實是非常均勻的,即各個方向上的星系分布密度大體一致,符合各向同性原理。

在這種情況下,不論是牧夫座空洞這樣的超級空洞,還是其他的小空洞,其實是不應該存在的對,但它們為啥會出現呢?

答案是暗物質和暗能量

這兩個誕生于20世紀90年代的物理學名詞,認為我們宇宙中的星系其實只占了全宇宙質能總量的5%,剩下的95%都是暗物質和暗能量, 在分布如此不均勻的情況下,普通物質組成的星系們不可能填滿整個宇宙,只能在百億光年的尺度上形成纖維網狀結構,組成一條條以超星系團為節點的宇宙長城。

而若干條宇宙長城之間存在著的大量空洞, 其實都被暗物質填滿了,只是人類文明目前探測不到暗物質,才把暗物質填滿的區域稱為宇宙空洞。

因此宇宙空洞的出現,本質上是因為普通物質無法填滿宇宙,而不是所謂的 「星際戰爭遺跡」或者說宇宙牢籠。


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