宇宙探索新进展,横亘在太空中的“长城”,南极墙

【内容简介】:科学家们迄今为止发现的最大的宇宙结构之一——一个几乎不可思议的“长城”南极墙,跨越14亿光年,包含数十万个星系。

宇宙探索新进展,横亘在太空中的“长城”,南极墙

这是一幅显示南极墙的可视化图,它是一个靠近天空最南端的大型星系团。(图源:© D. Pomarede, R. B. Tully, R. Graziani, H. Courtois, Y. Hoffman, J. Lezmy.)

壮观的宇宙三维地图展现了迄今为止发现的最大的宇宙结构之一:一面几乎不可思议的的墙,它横跨14亿光年,包含数十万个星系。

宇宙探索新进展,横亘在太空中的“长城”,南极墙

这个被称作“南极墙”的宇宙结构一直隐藏在人们的视线之中,是因为它的大部分位于相对较亮的银河系后面五亿光年的位置,所以直到现在才被发现。“南极墙”在规模上可与已发现的第六大宇宙结构——斯隆长城相媲美。(一光年大约是六万亿英里,即九万亿公里,所以这种“最大的宇宙结构”大的令人难以置信。)

天文学家们早就注意到,星系并不是随机的分布在整个宇宙中,而是聚集在所谓的“宇宙网”中。在这个巨大的氢气链里,星系就像项链上的珍珠一样,周围是巨大而空旷的宇宙空间。

宇宙探索新进展,横亘在太空中的“长城”,南极墙

“绘制这些星系际线属于宇宙制图学的领域,也就是‘宇宙地图’的绘制。”来自法国巴黎萨克莱大学的宇宙学家丹尼尔·波马瑞德对此说道。

早期的宇宙制图工作已经绘制了其它星系组合的范围图,例如目前最大的宇宙结构:武仙—北冕座长城,其跨度为100亿光年,超过可观测到的整个宇宙范围的十分之一。

宇宙探索新进展,横亘在太空中的“长城”,南极墙

在2014年,波马瑞德和他的同事公布了拉尼亚凯亚超星系团,这是我们的银河系所在的星系集合。拉尼亚凯亚超星系团有5.2亿光年宽,它的质量大约是1亿个太阳的质量。

在他们的新地图上,研究小组使用新创建的天空勘测方法来观察一个被称作“银河系暗区”的区域。这是天空南部的一个区域,银河系明亮的光线遮盖了其背后和周围的大部分物体。

波马瑞德说,宇宙学家通常利用红移来测量天体间的距离。宇宙间的天体会由于宇宙膨胀而远离地球,其速度与该天体到地球的距离有关,天体距地球越远,它远离地球的速度也就越快。这是由天文学家埃德温·哈勃于1929年首次观测到的,并一直续用到现在。

波马瑞德讲述,他和同事们用了一种稍有不同的技术,即观察星系的特殊速度。这种测量在红移的基础上还考虑了引力作用下星系间的相互围绕运动。

这一方法的优势在于,它可以把隐性物质质量——比如暗物质对星系运动的重力影响也考虑在内。暗物质是指本身不发光,但可以对任何足够近的物体产生引力拉力的不可见物质。(宇宙中的大部分物质都是由暗物质构成。)通过运行算法观察银河系星表中的特殊运动,研究团队能够绘制出银河系暗区及其周围区域的三维结构图。他们的发现在近日(7月9日)的《天体物理杂志》上有详细介绍。

宇宙探索新进展,横亘在太空中的“长城”,南极墙

这是一幅只显示了尘埃的南极全天空地图,尽管南极墙处于一个大型恒星构成的区域——“变色龙”星云附近,但其实南极墙在这张地图上是看不到的。图片底部的明亮光环就是银河系暗区。(图片来源:D. Pomarede, R. B. Tully, R. Graziani, H. Courtois, Y. Hoffman, J. Lezmy.)

最终绘出的图像展示了一个令人难以置信的团状结构,该结构差不多位于天空最南角的区域。其中一个巨大的长翼向北延伸至鲸鱼座,另一根短臂向南伸向天燕座。

新泽西州普林斯顿大学的天体物理学家内塔·巴赫卡尔表示,在如此大的尺度上了解宇宙的外观,对于建立当代宇宙模型很有帮助。但她补充道,要确定这些巨大的、纵横交错的结构究竟从哪里开始和结束是很困难的。

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“当你看向由细丝和空洞构成的网络时,‘什么才是相互联系的’就变成了一个语义问题。”她说。

波马瑞德的研究团队在其论文中承认,他们可能尚未绘制出广阔的“南极墙”的全部。他们写道:“在我们绘制更宏大的宇宙地图之前,我们无法确定它的全部范围,以及无法确定它是否不同寻常。”

作者:Adam Mann

FY:Zwillinge_鋆

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