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宇宙的中心是超质量黑洞吗(天文学家证实宇宙超空洞的存在)

宇宙的中心是超质量黑洞吗(天文学家证实宇宙超空洞的存在)当然,拉尼亚凯亚超星系团之上,还会有更高一级的宇宙结构,只不过以现有的观测条件和技术,我们还无法清晰地看到这个超星系团与其他星系团的边界。在这么巨大的宇宙结构之中,除了看上去比较明亮的“纤维”之外,更多的空间,其实是一种似乎空洞的存在,表现为上图中黑色的区域。对这些看似空洞的区域进行探测研究,成为近年来天文学家们进行深空探索和宇宙学研究的一个重要领域。如果从这个超星系团的外部来看,给这个超星系团拍个“全家福”,那么可以清晰地看到一种类似纤维的结构,我们所在的银河系,就位于这个纤维丝状结构的一条“流苏”之上。再往上,银河系的上层则是本星系群,其中含有类似银河系的诸多星系,比如50亿年后将与银河系相撞的仙女座星系、大小麦哲伦星系、三角座星系等。本星系群的直径在350万光年左右。而本星系群又属于本超星系团的一部分,本超星系团又叫作室女座超星系团,这个星系团拥有50多个星系群,总直径在1.2-2亿

对于绝大多数人来说,对宇宙的理解,想必是宇宙由诸多具备宏观概念、具有特定外形的天体所构成,例如类似人类居住地球的类地行星、卫星、恒星等,再深入一点,则是由恒星不同时期演化态组成的恒星家谱,比如中子星,或者更大质量恒星在生命末期演化成的黑洞。

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宇宙物质的组成

不过,按照现代宇宙学的推测,在我们所处的宇宙中,由上述实体物质所组成的“可见宇宙”,其质量仅占到宇宙总质量的6%左右,剩下的部分则由25%的暗物质和69%的暗能量所构成。

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暗物质和暗能量是科学家们为了解决宇宙测量过程中,所发现的物质总量不平衡所推测出来的东西,后来经诸多观测和研究证实了暗物质的存在,而对于暗能量,现在还没有绝对的可靠证据来证实它的存在,不过暗能量的理论在现代宇宙学的发展进程中,发挥着重要的、且暂时还无法替代的作用。

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宇宙的宏大超乎我们的想象

如果以地球为中心,我们不断向上层空间拓展视角,我们会发现,即使是地球和太阳系,在宇宙空间中简直是“沧海一粟”。比如,太阳系的上层是银河系,直径达20亿光年,太阳系仅仅是银河系4000亿个恒星系统的一个边缘化的、不起眼的组成。

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再往上,银河系的上层则是本星系群,其中含有类似银河系的诸多星系,比如50亿年后将与银河系相撞的仙女座星系、大小麦哲伦星系、三角座星系等。本星系群的直径在350万光年左右。

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而本星系群又属于本超星系团的一部分,本超星系团又叫作室女座超星系团,这个星系团拥有50多个星系群,总直径在1.2-2亿光年,其核心部分在室女座星系群,拥有数千个成员星系,而我们所在的银河系,则处于本超星系团的偏远地带。包括银河系在内的诸多星系,都围绕着本超星系团的中心作公转运动,其中银河系公转一圈的时间就需要花费上千亿年。

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在本超星系团的上层,则有拉尼亚凯亚超星系团,这个更大的超星系团由大约500个已知的、类似本超星系团的大规模星系团和星系群组成,直径可能达到5亿光年以上。

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如果从这个超星系团的外部来看,给这个超星系团拍个“全家福”,那么可以清晰地看到一种类似纤维的结构,我们所在的银河系,就位于这个纤维丝状结构的一条“流苏”之上。

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宇宙“超空洞”

当然,拉尼亚凯亚超星系团之上,还会有更高一级的宇宙结构,只不过以现有的观测条件和技术,我们还无法清晰地看到这个超星系团与其他星系团的边界。在这么巨大的宇宙结构之中,除了看上去比较明亮的“纤维”之外,更多的空间,其实是一种似乎空洞的存在,表现为上图中黑色的区域。对这些看似空洞的区域进行探测研究,成为近年来天文学家们进行深空探索和宇宙学研究的一个重要领域。

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近期,由加那利群岛天文研究所的研究团队,在进行暗能量研究时,在波江座方向上发现了大面积的“空洞”区域,那里的物质密度极低,被科学家们定义为“超空洞”,直径达7亿光年。之前,不少科学家们在宇宙微波背景的观测和研究中,其实早已经发现了“冷斑”的存在,冷斑是宇宙微波背景辐射的大规模异常区域,这里物质非常稀少,平均温度也明显低于周围的宇宙空间。

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而此次发现的“超空洞”,与之前发现的“冷斑”位置有着比较明显的重叠。但是,按照标准的宇宙学模型,在这么广阔的区域(数亿光年)产生如此大的冷斑,似乎不太可能。因此,研究团队换了一种思路,认为这么广阔的空洞区域,之所以会形成,是受到暗能量的作用影响。

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“超空洞”是如何形成的?

研究团队认为,当宇宙微波背景辐射中的光子,在通过这片“超空洞”区域时,必须释放相应的能量才能通过密度非常低的空间,在通过的过程中,这些光子会受到暗能量的影响。从目前的主流观点看,暗能量是推动宇宙碰撞的驱动力量,它与万有引力以及暗物质之间的作用力正好相反,提供的不是引力而是排斥力,它减缓了最大宇宙结构的形成速度,并在非常大的空间尺度上使宇宙变得“平滑”。

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当光子通过超空洞之后,由于前期释放出了相应的能量,使得携带的总能量降低,从光子的角度看,出现了能量的净损失,相当于光子在穿越前后的光子温度发生了下降,而我们观测宇宙微波背景辐射的温度时,也是以光子为研究对象获得的,所以“冷斑”就此形成了。

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通过这项研究,天文学家们或许能够根据“超空洞”的特征,来推断出宇宙暗能量的某些特性。应用海量数据的建模结果,科学家们推测出波江座中存在着18亿光年的物质缺乏,这与这一空间区域的“可见物质”观测结构是相一致的。

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至于波江座的“超空洞”是否真的由暗能量所形成,目前还缺乏更深入的、更直接的支撑证据,这将是以后宇宙学发展进程中必须要解决的一个争议问题。宇宙“超空洞”里面,是真的什么都没有,还是存在着我们观测不出来的暗物质,抑或是其他我们目前还没有掌握的物质,这些谜团还需要留给时间来印证。

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