引力在宇宙中起到瞭主宰作用,這種力可以把韆億顆的恒星束縛在一起,形成直徑達到數萬至數十萬光年的星係。同樣地,星係也會受到引力的束縛,成韆上萬個星係又能構成巨大的超星係團,跨度可達數億光年,例如,我們所在的銀河係與其他十幾萬個星係構成瞭拉尼亞凱亞超星係團,範圍可達5.2億光年。除瞭超星係團之外,天文學傢還在宇宙中發現瞭更大的結構,包括宇宙縴維狀結構、宇宙長城,它們的跨度可達數十億光年。近日,天文學傢又發現瞭一種新的宇宙結構,顛覆瞭人類對宇宙的認知。根據美國天文學會的簡報,天文學傢在92億光年之外發現瞭長達33億光年的宇宙巨物,它被稱為“巨弧”。要知道,整個可觀測宇宙的直徑也隻有930億光年,巨弧的長度相當於可觀測宇宙直徑的二十八分之一。這個宇宙巨弧大到難以想象的程度,以至於發現它的天文學傢也難以相信。如何探測到宇宙巨弧?在早期宇宙中,星係中的星雲還沒有大量形成恒星,所以那時星係中有著豐富的氣體雲。星係中心很早就齣現瞭超大質量黑洞,它們不斷吞噬星雲,用極端的引力作用來加熱氣體,從而形成一個亮度極高的吸積盤,這就是類星體。類星體能夠輻射齣巨大的能量,最亮甚至可以超過整個銀河係亮度的幾韆倍。由於光速是有限的,從遙遠宇宙傳來的光需要耗費漫長的時間纔能來到地球上,這意味著我們看得越遠,所看到的時間就越古老。當我們望嚮宇宙深處時,就能看到早期宇宙中的類星體。在如今的宇宙中,隨著恒星的不斷誕生,氣體雲已經被消耗掉不少,所以星係中心的超大質量黑洞陷入沉寂,不會齣現類星體。在銀河係及其鄰近星係中,都沒有發現活動星係核,類星體都在遙遠的宇宙中。天文學傢研究瞭遙遠宇宙中的4萬個類星體,它們發齣的光穿過92億光年外的某些物質時,將會被其中的元素吸收。通過分析原子吸收的類星體光譜特徵,天文學傢發現瞭跨度可達33億光年的宇宙巨弧結構。這個結構肉眼是看不見的,如果它能在夜空中看到,其跨度將相當於滿月寬度的20倍。宇宙巨弧是什麼?所謂的宇宙巨弧其實是由大量的星係排列而成,但它的結構之大遠超天文學傢的想象,以緻於被認為不可能存在。牛津大學的天體物理學傢蘇比爾·薩卡爾(SubirSarkar)錶示,如果遙遠宇宙的巨弧被證實存在,這是一個非常大的問題。現代宇宙學認為,宇宙在大尺度上是均勻的。雖然星係聚集著大量的物質,星係之間有著巨大的空曠空間,但從10億光年的尺度來看宇宙時,物質在宇宙中的分布是非常均勻的。新發現的宇宙巨弧比理論閾值高齣瞭3倍,這樣的結構在現代宇宙學中是不應該存在的。但天文學傢對觀測數據進行反復檢驗,結果錶明宇宙巨弧隻是統計巧閤的概率還不到韆萬分之三,這意味著該結構極有可能是真實存在的。另據《自然天文學》(NatureAstronomy)刊載的一項新研究[1],天文學傢還發現瞭宇宙中最大的鏇轉結構。星係排列成一股“宇宙繩”,長度可達1.6億至2.6億光年,其中的星係會繞著中心軸轉動,最快速度高達100公裏/秒。這樣巨大的鏇轉結構也是天文學傢未曾想到過的。總之,無論是宇宙巨弧,還是宇宙巨型鏇轉結構,它們的存在都錶明宇宙要比人類想象中的更加深奧,我們目前的宇宙學理論還是有缺陷的,無法解釋並預言這些結構的存在。參考文獻[1]PengWang,NoamI.Libeskind,ElmoTempel,etal.Possibleobservationalevidenceforcosmicfilamentspin,NatureAstronomy,2021,DOI:10.1038/s41550-021-01380-6.
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