宇宙空洞,未来进行星系空间探索的关键节点
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2年前 (2022-06-15)
我们现在知道宇宙中包含着许多巨大的空洞,其中我们最早知道的应该是牧夫座空洞,这些空洞冰冷黑暗,当我们面对它们时,浩瀚的虚空会让人感到不安,但是为了真正理解宇宙,天文学家必须凝视空洞,我们可能在空洞中找到对宇宙的最佳解释,最近科学家发现了一个新的宇宙空洞,它距离地球有几百万光年的距离,空洞周围3.3光年的范围内几乎空无一物,恐怖而又充满我们需要的答案。
在一个晴朗的夜晚我们从地球上的任何地方仰望夜空,都会看到星星,如果在一个远离我们城市的污浊环境的偏远地区,甚至能够看到这些星星遍布整个天空中,那么你疑想知道宇宙空洞是什么吗?为什么会如此频繁地被讨论?
尽管它对肉眼来说并不明显,但使用太空望远镜的科学家已经知道这个空洞有一段时间了,这个空洞原本是银河系的一部分,但其中没有新的或年轻的恒星,天文学家现在不得不重新考虑我们星系中恒星的分布,我们的太阳是1000亿到4000亿颗恒星中的一颗,它们以银河系为家。科学家们利用太阳系的一种脉动来计算恒星的分布情况,科学家们可以通过测量太阳系的脉动模式并将其与我们恒星的亮度进行比较来确定太阳系的红移和距离,通过研究太阳系,天体物理学家们已经能够确定我们银河系的空间分布形式,实际上银河系被奇怪地扭曲了。
关于这个空洞,在银河系核心周围150光年的范围内,有很多的恒星,但在距离银河系中心八百光年的地方,有一大片区域完全没有恒星,为什么这个区域没有恒星形成,如果有的话,它们后来发生了什么,这个问题我们仍然没有答案,这个区域的空间具有独特的性质,但我们没有足够多的科学设备来调查这种空间畸变,实际上我们的传感器也无法检测到空间扭曲,因为它们缺乏能检测到空间变动的灵敏度。不管我们是否能直观地看到它,但我们的银河系中存在着一个没有任何恒星的空洞还是令人不安的,对未知的恐惧是最大的恐惧,更别说它的巨大和神秘。
目前我们已知的最大的空洞是一个被称为 “靴子空洞”的虚空区域,它位于我们的银河系之外,是一个巨大的球形区域其中只有几个星系,它是宇宙中最大的空洞之一。这个被称为真空的区域横跨2.5亿光年,几乎没有任何物质,如果以银河系为中心找到一个同样大小的区域,可能会发现数以千计的其他星系,但靴子空洞只包含了60个左右,靴子空洞被认为是由几个空洞合并成一个终极空洞的结果。
我们宇宙中大约80%的物质是暗物质,它既不发射也不吸收光,是不可见的,然而构成宇宙可见物质的恒星、气体和尘埃反映了暗物质的基本分布,因为它们对原子有引力,暗物质应该集中在星系最稠密的地区,反之亦然,在没有星系的地区,暗物质应该是稀少的,或者说几乎是稀少的。
如果你用高度来代表密度,暗物质分布中的空隙就是大型的浅槽,星系被发现在高大狭窄的山峰中,我们只能通过测量关键的第三维度来了解这些区域有多大的空洞,空洞也可以让科学家了解宇宙的暗能量,它是宇宙膨胀加速的原因,而空洞的大小和数量则有助于测量暗能量的大小和分布。测量空洞的大小和轮廓形状的分布,可以确定这种暗能量对空洞增长的影响并使我们了解暗能量影响的强度,所以尽管空洞是空的,但空洞有很大的潜力,唯一的问题是,宇宙空间的浩瀚使我们很难找到空洞,甚至巨大的靴子空洞也直到1981年才被发现。
我们是在一个三维世界中,但宇宙的巨大使我们无法感知它的深度,空洞很大,但它被前后背景中的星系所掩盖,只有使用精确的设备来测量三维空间,我们才能理解这些区域是多么巨大和空旷。天文学家用类似的方法已经发现了几个类似的空旷区域,银河系可能不仅仅自身有巨大的空洞,而且也可能被一个被称为局部空洞的空间区域所围绕着,我们的银河系则被吸引向密度更大的地方,局部空洞逐渐扩大,由于这种情况,空洞将随处可见,有各种不同的大小和形状。
这反过来又会影响光的走向,正如爱因斯坦的广义相对论所预测的那样,各种物质和能量会施加引力进而影响光的传播,质量对光的偏转就像我们熟悉的玻璃透镜或棱镜的效果,但它更难被察觉。强引力透镜发生在物质密集的时候,导致引人注目的远处物体的多个扭曲的图片;弱引力透镜发生在物质减少到非常低的密度时,导致光的微妙扭曲。所以发现的宇宙空洞将在未来的天文学和整个宇宙的研究中发挥重要作用,它们会成为宇宙空间中的节点,帮助我们了解宇宙更多的微妙变化。
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