我們可能會認為,宇宙中到處都是星系,星系中到處都是恒星,恒星中到處都是行星。但是它并不符合真實的情況。事實上,宇宙中有很多空洞,這些空洞是沒有星系或者星系很少的區域,它們的直徑可以達到數億光年!
例如波江座空洞,它的直徑達到了驚人的13億光年,它的內部幾乎沒有一個星系,它就像是宇宙中的一個牢籠,把所有的物質和能量都隔離在外面。
這個空洞是怎麼發現的?它是怎麼形成的?它有什麼特殊的性質和意義?
我們常常以為,宇宙中到處都是星星和星系,就像我們看到的夜空一樣,密密麻麻,光芒四射。但是,這其實是一個錯覺,因為我們只能看到宇宙中的一小部分,而且我們的眼睛和望遠鏡都有局限性,不能看到宇宙中的所有物質和能量。ADVERTISEMENT
而經科學家研究發現宇宙中有很多空洞,這些空洞類似于黑洞,它們的直徑甚至達到數十億光年。那麼,這些空洞是怎麼形成的呢?它們是不是宇宙中的異常現象,還是有某種規律和原因的呢?要回答這些問題,我們需要了解一下宇宙的演化和結構。
宇宙是從138億年前的大爆炸開始的,當時宇宙中的所有物質和能量都集中在一個極小的點上,然后突然爆炸,向四面八方膨脹。
在膨脹的過程中,宇宙中的物質和能量不斷地冷卻和凝聚,形成了原子、分子、氣體、塵埃、恒星、行星、星系等等。
宇宙中的不均勻性,又受到了兩種力量的影響,一種是引力,一種是暗能量。引力是一種吸引的力量,它讓物質之間相互靠近,形成了更大的結構,比如星系和星系團。
暗能量是一種排斥的力量,它讓宇宙加速膨脹,形成了更大的空間,比如空洞和超空洞。這兩種力量的博弈,造就了宇宙的復雜和多樣。
宇宙中的空洞,就是那些物質密度低,暗能量占優勢的區域,它們是宇宙膨脹的結果,也是宇宙結構的一部分。
它們并不是真正的空無一物,而是相對于其他地方,物質和能量更稀少,溫度更低,星系更少的地方,反映了宇宙的不均勻性和動態性,這些空洞的形狀不規則,有的像是球形,有的像是橢球形,有的像是管狀,也是宇宙的一種美麗和神秘現象。
這些空洞的大小也不一,有的只有幾百光年,有的卻有數億光年,甚至數十億光年。這些空洞的數量也不少,據估計,可觀測宇宙中至少有1000個空洞,而且隨著觀測技術的進步,可能還會發現更多的空洞。
宇宙中的空洞是怎麼被發現的呢?最早的空洞是在1978年被美國天文學家羅伯特·基什納和他的同事發現的,他們在觀測南天的星系時,發現了一個直徑約為2.5億光年的空洞,內部只有60個星系,而周圍的區域卻有3000個星系。
他們將這個空洞命名為牧夫座空洞,并在1981年發表了論文,引起了天文界的關注。後來,隨著更多的空洞被發現,人們開始意識到,宇宙中的空洞并不是個別現象,而是一種普遍存在的結構。
宇宙中的空洞有什麼特點呢?它們的內部非常空曠,幾乎沒有任何物質,甚至連暗物質也很少。如果我們站在一個空洞的中心,我們幾乎看不到任何星星,只能看到一片黑暗。其次,它們的邊緣非常模糊,沒有明顯的界限,而是漸進地過渡到周圍的星系區域。
這些空洞的邊緣也不是靜止的,而是隨著宇宙的膨脹而不斷擴大。第三,它們的分布并不均勻,而是呈現出一種分形的模式,即空洞中還有空洞,空洞的空洞中還有空洞,以此類推。這種分形的結構,讓宇宙看起來像是一塊海綿或者奶酪,而空洞就是其中的孔洞。ADVERTISEMENT
在宇宙中有很多空洞,有些很小,有些很大,有些很近,有些很遠。但有一個空洞特別引人注目,那就是波江座空洞。它的直徑達到了驚人的13億光年,它的內部幾乎沒有一個星系,它就像是宇宙中的一個牢籠,把所有的物質和能量都隔離在外面。
波江座空洞是在2004年被美國明尼蘇達大學的天文學家發現的,他們是通過觀察宇宙微波背景輻射的溫度分布來發現的。宇宙微波背景輻射,簡稱CMB,是宇宙大爆炸后殘留的最古老的電磁輻射,它充斥著整個宇宙。
在CMB的溫度分布圖中,我們可以看到一些亮斑和暗斑,這些斑點反映了宇宙中的不均勻性,也就是物質和能量的分布。亮斑表示溫度高一些,物質密度高一些,星系多一些的地方,暗斑表示溫度低一些,物質密度低一些,星系少一些的地方。
在這些斑點中,有一個特別大的暗斑,就是波江座空洞,它位于波江座的方向,距離我們大約80億光年,它的溫度比周圍低了約140微開爾文,這是一個非常顯著的差異。
波江座空洞的發現,引起了天文學界的極大關注,因為它的大小和溫度差異,都超出了標準宇宙模型的預測,它是一個異常的存在,也是一個謎的存在。
波江座空洞的存在,給我們帶來了很多的困惑和疑問,它是不是一個偶然的現象,還是有某種必然的原因呢?為了回答這些問題,科學家們提出了很多的可能的解釋和假設。
一種可能的解釋就是我們上面提到的,由于宇宙中的暗物質的分布不均勻造成的。
暗物質是一種目前我們還不知正體是什麼的物質,它占據了宇宙中的大部分物質,但是它不發光,不反射光,不吸收光,只能通過引力來感知它的存在。暗物質的分布,影響了宇宙中的物質和能量的分布,也影響了宇宙中的結構和演化。
(被暗物質包圍繞著的地球想象圖)
如果宇宙中有一些地方,暗物質的密度特別低,那麼這些地方就會形成空洞,因為沒有足夠的引力來吸引普通的物質和能量,也就沒有足夠的條件來形成星系。
另一種可能的解釋是,波江座空洞是由于宇宙中的暗能量的作用造成的。暗能量是一種我們還不知道是什麼的能量,它占據了宇宙中的大部分能量,但是它不像普通的能量那樣,有正的壓強和密度,而是有負的壓強和密度。暗能量的作用,影響了宇宙中的空間和時間的變化,也影響了宇宙中的結構和演化。
如果宇宙中有一些地方,暗能量的密度特別高,那麼這些地方就會形成超空洞,因為有過強的排斥力來推開普通的物質和能量,也就沒有足夠的條件來形成星系。波江座空洞,就可能是這樣一個地方,它是一個暗能量的高地,也是一個普通物質和能量的低地。
還有一種可能的解釋是,波江座空洞是由于宇宙中的某種未知的物理過程造成的。宇宙中有很多的物理現象,我們還不完全理解,也有很多的物理理論,我們還不完全證實,也許在宇宙中的某些地方,有一些特殊的條件,觸發了一些特殊的效應,導致了這些空洞的產生。
波江座空洞,就可能是這樣一個地方,可能是一個物理的奇點,也是一個物理的機會。它可能跟一些我們還不知道的物理現象有關,比如多維空間、蟲洞、平行宇宙、量子波動等等。就像電影《星際穿越》中出現的那樣。
它可能跟一些我們還不確定的物理理論有關,比如弦理論、超對稱理論、暗流體理論等等。它可能給我們提供了一些新的線索和窗口,讓我們能夠更好地理解和探索宇宙的本質和奧秘。
波江座空洞的存在,給我們帶來了很多的啟發和思考,它是一個挑戰和機遇,它是一個謎和奇跡,它是一個美麗和神秘的現象,它是一個值得我們繼續探索和研究的課題。
參考資料:
1. 美天文學家發現宇宙超級空洞 直徑達10億光年——青島新聞網
2. 科學家發現宇宙「超級空洞」:能容納上萬個銀河系——搜狐網.2018-07-05
3. 暗能量是什麼?——科技訊.2017-03-27
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