現(xiàn)代天文學(xué)觀測(cè)的結(jié)果表明，我們可觀測(cè)宇宙的直徑約為930億光年，科學(xué)家們?cè)谶@個(gè)范圍里已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)千億個(gè)星系，我們所處的浩瀚銀河系就是其中普通的一員。
在大家的想象里，數(shù)千億如此繁多的星系一定擠滿了整個(gè)宇宙，但實(shí)則不然，我們的宇宙中其實(shí)還存在著很多星系分布非常稀疏的區(qū)域，科學(xué)家們一般將這類宇宙空間稱之為“空洞”。
科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)顯示，假如人類能飛出銀河系，那么在7億光年以外的地方，我們就能遇到一片直徑約為3.3億光年的時(shí)空區(qū)域，這片時(shí)空區(qū)域就是大名鼎鼎的“牧夫座空洞”。
為什么這里被稱為空洞，那是因?yàn)榭茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)這片廣闊空間里的星系實(shí)在是太少了，3.3億光年的范圍里竟然只有大約60個(gè)星系。沒(méi)有對(duì)比就沒(méi)有差距，要知道在宇宙的其他方向，同樣大小的空間里，星系的平均數(shù)量普遍在10000個(gè)以上。
除了數(shù)量稀少外，牧夫座空洞里60個(gè)星系之間的距離也非常遙遠(yuǎn)，平均距離都在1000萬(wàn)光年以上。與之相比，銀河系距離附近的仙女座星系僅僅只有220萬(wàn)光年。如果牧夫座空洞內(nèi)的某一顆星球上存在智慧文明的話，那么很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，這個(gè)文明的科學(xué)家也許會(huì)認(rèn)為宇宙中只有它們所在一個(gè)星系的存在。如果人類所處的銀河系剛好位于牧夫座空洞的中心話，那么在20世紀(jì)60年代之前，科學(xué)家們將無(wú)法發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)河外星系。
除了牧夫座空洞外，宇宙中還有其他類似的區(qū)域嗎？2007年的時(shí)候，美國(guó)的天文學(xué)家就在獵戶座西南方向的波江座內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的空洞。這個(gè)新空洞距離地球的距離在60-100億光年之間，長(zhǎng)度為5-10億光年，科學(xué)將其命名為“波江座空洞”，這個(gè)空洞和牧夫座空洞一樣，里面也只是寥落存在著很少的星系。
那么宇宙空洞究竟是怎么回事呢？從宇宙微波背景輻射來(lái)看，其中的“深藍(lán)色冷點(diǎn)”大概率都是巨型的的空洞。為何如此呢？因?yàn)楫?dāng)光子經(jīng)過(guò)物質(zhì)密度過(guò)低的空間時(shí)，其能量就會(huì)降低，從而在宇宙微波背景輻射圖上留下冷點(diǎn)。
宇宙中為何會(huì)出現(xiàn)如此多的空洞呢？在宇宙天文學(xué)里有一個(gè)概念叫作“各項(xiàng)同性”，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是當(dāng)我們從地球的四周往外觀察宇宙時(shí)，我們都會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)量相差無(wú)幾的星系，這些星系大體均勻分布在宇宙中。為此，哈勃望遠(yuǎn)鏡曾多次拍攝宇宙深空?qǐng)?，這些照片也證明了“各項(xiàng)同性”的正確性。
但是哈勃的能力畢竟有限，所謂的深空?qǐng)稣掌m然巨大，但其實(shí)也只是整個(gè)天區(qū)的一小部分，僅僅是滿月的1/6天區(qū)長(zhǎng)時(shí)間曝光的結(jié)果。當(dāng)科學(xué)家們用射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)整個(gè)天區(qū)進(jìn)行巡視后卻發(fā)現(xiàn)，宇宙間物質(zhì)的分布并不是隨機(jī)均勻的，星系在宇宙大尺度上會(huì)受到引力的作用，而形成一條條細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)。 這些細(xì)絲狀結(jié)構(gòu)以超星系團(tuán)為節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成了“宇宙網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)”。
當(dāng)我們從整個(gè)可觀測(cè)宇宙的視角上觀測(cè)“宇宙結(jié)構(gòu)”，這些細(xì)絲被稱為“宇宙長(zhǎng)城”，而細(xì)絲與細(xì)絲之間的空間區(qū)域就是我們所知道的“宇宙空洞”。
那這些空洞是如何形成的呢？新的宇宙學(xué)模型試圖給出這一問(wèn)題的答案，在模型里，可被觀測(cè)到的“重子物質(zhì)”也就是普通物質(zhì)只占據(jù)宇宙質(zhì)量的5%，而暗物質(zhì)的占比則為25%，暗能量的占比則為70%?？梢姴豢捎^測(cè)的暗物質(zhì)和暗能量才是宇宙的主流。
宇宙模型認(rèn)為，大量的暗物質(zhì)為星系提供了額外的引力，這保證了星系不會(huì)分崩離析，而暗能量則在大尺度上抵消了引力，這保證了我們的宇宙正在加速膨脹。當(dāng)然，對(duì)星系以及星系團(tuán)來(lái)說(shuō)，宇宙是否加速膨脹對(duì)他們的影響其實(shí)并不明顯，能決定天體命運(yùn)的本質(zhì)上只有引力。
研究認(rèn)為，138億年前宇宙大爆炸發(fā)生后，對(duì)稱性的破缺導(dǎo)致宇宙的正反物質(zhì)并未完全發(fā)生湮滅，這是造就如今物質(zhì)宇宙最重要的原因之一。但是物質(zhì)就代表質(zhì)量，質(zhì)量就代表引力，物質(zhì)始終被引力所支配。于是氫元素凝聚成了恒星，恒星匯聚成了星系，星系則在宇宙膨脹和暗物質(zhì)的作用下成為了一條條的紐帶，最終形成了我們?nèi)缃窨吹降挠钪婢W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
可以這么說(shuō)，宇宙網(wǎng)的形成本質(zhì)上是因?yàn)槠胀ㄎ镔|(zhì)太少，無(wú)法布滿整個(gè)宇宙，畢竟普通物質(zhì)的占比只有4.9%，相對(duì)暗物質(zhì)和暗能量實(shí)在是太少了，因此普通物質(zhì)無(wú)法主動(dòng)去塑造這個(gè)宇宙。
值得一提的是，牧夫座空洞其實(shí)經(jīng)常會(huì)被人們和巴納德68星云弄混，因?yàn)榘图{德68星云本質(zhì)上是一個(gè)暗星云。這個(gè)暗星云從外觀上來(lái)看，和宇宙空洞十分類似，但巴納德68星云距離地球只有短短400光年，其暗區(qū)直徑也只有0.5光年，因此巴納德68星云和牧夫座空洞的區(qū)別大著呢。
聯(lián)系客服
