天文學新發現:在銀河系之外,有一道銀河牆
天文學家發現了隱藏在我們身後的巨大星系群。
這是美國宇航局斯皮策太空望遠鏡拍攝的紅外影象。在它後面是南極牆,一個橫跨至少7億光年的數千個星系組成的幕布。
據紐約時報報道,天文學家發現,在我們這個宇宙的南部邊界上有一堵巨大的牆。它是一個壯觀的、不可思議的牆,其中包含了成千上萬個星系。這個牆被稱為“南極牆”,在過去的時間裡,它一直隱藏在人們的視線中,直到現在才被發現,因為它的大部分結構位於明亮的銀河系後5億光年之外。
南極牆是橫跨至少7億光年空間的弧形幕。它在我們銀河系的塵埃、氣體和恆星後面蜿蜒而行,從北半球的英仙座到遙遠南端的
天燕座
。它的質量如此之大,以至於擾亂了宇宙的區域性膨脹。
週五,由
巴黎薩克萊大學
的丹尼爾·波馬雷德和
夏威夷大學
的r·布倫特·塔利領導的一個國際天文學家小組在《
天體物理學雜誌
》的一篇論文中宣佈了這個新發現。這是一項正在進行的任務的最新進展,該任務旨在確定我們在宇宙中的位置。
波馬雷德博士
在電子郵件中說,“讓我們驚訝的是,這個建築和
斯隆長城
一樣大,距離是它的兩倍,而且一直被人忽視,隱藏在南部天空的一個模糊區域。”
這篇新論文是基於
塔利博士
和他的同事們對1。8萬個星系進行的測量,這些星系的距離最遠可達6億光年。相比之下,我們所能看到的最遙遠的物體(大爆炸後不久形成的類星體和星系)大約在130億光年之外。
這是一個南極牆的電腦模型,用紅色顯示了較密集的物質區域。整個區域跨度約13億光年;我們的銀河系,直徑只有10萬光年,位於影象的中心,也就是紅色和藍色箭頭的發源地。
牆裡的星系是看不見的,但波馬雷德博士和他的同事們能夠透過收集來自世界各地望遠鏡的資料來觀察它們的
引力效應
。
正如天文學家埃德溫·哈勃在1929年所描述的並在近一個世紀內得到證實的宇宙中,遙遠的星系正在從我們身邊飛走,就好像它們是膨脹氣球上的圓點;根據一種稱為
哈勃定律
的關係,它們離我們越遠,離我們越快。
這種遠離地球的運動使它們發出的光變成更長的、更紅的波長和更低的頻率,就像救護車的警笛聲減弱一樣。天文學家使用這種容易測量的“紅移”作為宇宙相對距離的代指。透過獨立測量星系距離,能夠區分由宇宙膨脹引起的運動和由引力不均勻引起的運動。
結果,他們發現地球和南極牆之間的星系正以比正常情況下略快的速度離開我們,速度大約為每秒30英里,被南極牆上巨大的物質團吸引出去。而牆外的星系由於受到牆的引力的控制,向外移動的速度比原本應該慢得多。
令人驚訝的是,與研究小組所測量的體積相比,這道“牆”是如此之大:一條14億光年長的連續光絲,被包裹在半徑約6億光年的雲層中。塔利在電子郵件中說,“再大的東西也裝不下了!我們必須預料到,我們對這條光絲的看法是被“剪掉的”,它會延伸到我們的測量視界之外。”
然而,從宇宙學的角度來看,南極牆就在附近。波馬瑞德博士在他所在的大學發表的一份宣告中稱:“人們可能會想知道,這麼大的、距離這麼近的結構怎麼會被人忽視呢?”
但在不斷膨脹的宇宙中,總有更多的東西可以看到。
宇宙學家證明,在最大的尺度上,宇宙應該是平穩擴張的,星系應該是均勻分佈的。但在更小、更區域性的尺度上,宇宙顯得凹凸不平。天文學家發現,星系通常聚集在稱為
星系團
的巨型雲中,這些星系以花邊、發光鏈和絲狀物相互連線,形成延伸數十億光年的超星系團。在這兩者之間是巨大的黑暗區域,叫做空洞。
從這一切中,出現了一些天文學家稱之為我們的“長地址”:我們生活在地球上,地球在太陽系中,在銀河系中。銀河系是一個稱為本星系團的小星系團的一部分,它位於
室女座星系團
的邊緣,這個星系團由幾千個星系組成。
2014年,圖利博士提出,這些特徵都是相互關聯的,這是一個巨大的星系團的一部分,他稱之為
拉尼亞克
(夏威夷語,意為“開放的天空”或“巨大的天堂”),它由10萬個星系組成,橫跨5億光年。
所有這些塊狀物扭曲了宇宙的膨脹。1986年,一群自稱“七武士”的天文學家宣佈,在半人馬座方向的一大片天空中,星系的飛行速度遠比哈勃定律預測的要快得多,好像被拉向某個東西——天文學家稱之為“大吸引子”。
圖利博士說,我們現在把這個巨大的吸引子看作我們所居住的超星系團的中心區域——我們的團隊稱之為拉尼亞克超星系團的整體實體,這個超星系團的所有不同部分都在拉著我們。
因此,這個巨大的吸引子和它的親屬們正在揭示另一個持久的宇宙奧秘——即,我們的前進方向。
天文學家在1965年發現,太空中瀰漫著微波輻射,這是140億年前宇宙誕生時遺留下來的一盆熱氣,溫度為2。7開爾文,或零下455華氏度。隨後的觀測結果顯示,這個“浴槽”並不是均勻的:它在一個方向上略為溫暖,這表明我們(地球、我們的銀河系和本星系)正像魚缸裡的金魚一樣,以大約每秒400英里的速度在半人馬座的方向上移動,但目標在更遠的地方。
南極牆在
天體座標系
中的投影。銀河系的平面由一張灰色陰影的塵埃地圖顯示;它後面的東西被直接遮蔽了觀察。
為什麼?魚缸的另一邊,是什麼吸引著我們?
“宇宙學的一個主要目標就是解釋這種運動”,圖利博士在一系列電子郵件中說。理論上,這種運動源於早期宇宙密度的微小波動所產生的物質的塊狀分佈。
圖利博士說,大吸引子當然是我們運動的重要原因,南極牆也有貢獻,但這僅僅是一部分。其中大部分是我們不能直接看到的東西。根據普遍存在的令人困惑的
宇宙理論
,宇宙中不可見的暗物質大約是發光原子物質的五倍。
沒有人確切知道暗物質是由什麼組成的,但據宇宙學家說,暗物質為宇宙中的發光結構提供了萬有引力的支架——星系、星系團、超星系團、空洞和像南極牆一樣的鏈條,所有這些都是由蜘蛛絲連線在一起的,即所謂的宇宙網。宇宙學家喜歡說,恆星和星系組成的可見宇宙,就像山頂上的雪,或是黑暗遙遠的聖誕樹上的燈光。
但是,透過跟蹤光線和它們的運動方式,天文學家們現在已經能夠探測到它們所處的陰影:大量的質量雲,它們的引力決定了可見宇宙的命運。