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在直径930亿光年的可观测宇宙里 , 天文学家已经发现了数千亿个星系【3.3亿光年只有60个星系,牧夫座空洞是怎么形成的?】
在大部分人的想象里数千亿个星系一定密密麻麻挤满了整个宇宙 , 但事实上宇宙中还存在许多星系分布十分稀少的区域 。
这样的宇宙空间一般被称为“空洞“
在距离地球7亿光年远的地方有一片直径3.3亿光年的时空区域 , 它被称为“牧夫座空洞” , 之所以这么说 , 是因为天文学家在这里发现了只发现了60个星系 , 而在宇宙其他地方 , 相同的大小的空间中都存在至少10000个星系 。
除了数量稀少外 , 牧夫座空洞里的60个星系之间的距离还都在1000万光年以上 , 相较之下银河系与邻近的仙女座星系间距仅有220万光年 。
根据以上数据来看 , 如果牧夫座空洞内的星系上存在智慧文明的话 , 它们的天文学家大概率会认为宇宙中只有自己这一个星系 , 而如果银河系位于牧夫座空洞中心 , 那么人类在1960年之前将不会发现任何一个河外星系 。
除了牧夫座空洞之外 , 2007年美国天文学家还在猎户座西南方的波江座内发现了一个新的空洞 。 这个距离地球60亿到100亿光年 , 长度5亿到10亿光年的“波江座空洞”内部也并非空无一物 , 而是和此前的牧夫座空洞一样存在若干个星系 。
从目前的微波背景辐射图来看 , 宇宙中的“深蓝色冷点”几乎都属于巨型空洞 , 因为光子只有在经过物质密度极低的区域时能量才会降低 , 进而在宇宙微波背景辐射图上留下冷点 。
宇宙中为什么会出现这么多空洞?
在宇宙学中有一个概念叫“各项同性” , 大意是说从地球向四周观察 , 我们都能看到数量相差无几的星系均匀分布在宇宙中 , 而哈勃望远镜历次“深空场照片”也证实了这一概念 。
但事实上哈勃望远镜的深空照片 , 只是对全天区的一小片(满月的六分之一)进行长时间曝光后的结果 , 而射电望远镜巡视全天区后所获得的图像则表明 , 所有物质并不都会随机均匀分布 , 星系们会在大尺度上会受到引力作用而形成一条条“细丝” , 而后以超星系团为节点 , 构成“宇宙网状结构”
在规模仅次于可观测宇宙的宇宙网上 , 细丝被称为“宇宙长城” , 而细丝与细丝之间的“空旷区域” 就是宇宙空洞 。
这些空洞是如何形成的?
在宇宙学模型里 , 可被观测到的“重子物质”(普通物质)只占4.9% , 占比26.8%的暗物种和占比68.3%的暗能量才是宇宙主流 , 其中暗物质为星系提供了额外的引力 , 确保它们不会分崩离析 , 暗能量则在大尺度上抵消了引力 , 使得宇宙正在加速膨胀 。
但对于星系以及星系团来说 , 宇宙本身的膨胀与否并不会迅速波及到它们 , 真正能决定天体系统命运的只有引力 。
138.2亿年前的宇宙大爆炸发生后 , 对称性破缺让正反物质并未完全湮灭 , 造就了后来的物质宇宙 , 而物质又被引力所支配着 , 引力让氢元素凝聚成恒星 , 让恒星集结成星系 , 星系们则在宇宙膨胀和暗物质的作用下 , 成为一条条“纽带” , 最终形成了今天看到的宇宙网 。
宇宙网的形成 , 本质上是因为普通物质无法布满全宇宙 , 毕竟在暗物质和暗能量面前占比4.9%的普通物质只能被支配 , 而无法主动去塑造宇宙的模样 。
牧夫座空洞的“误会”
牧夫座空洞在网上经常“被和”巴纳德68星云搞混 , 因为巴纳德68是一个暗星云 , 从外表上和“宇宙空洞”十分相符 , 但事实上巴纳德68距离地球只有400光年 , 真正的“暗区直径”也不过0.5光年 , 所以大家千万不要再将巴纳德68暗星云误认为是牧夫座空洞了 。
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