第一張“宇宙網”的圖片揭示了連接宇宙的"星系際高速公路"

第一張“宇宙網”的圖片揭示了連接宇宙的

由眾多星系構成的龐大"宇宙網"串成絲狀或卷鬚狀,在茫茫宇宙中蔓延數百萬甚至數十億光年遠。在宇宙學模型中,這種充滿氣體的星際網絡被稱為宇宙網。宇宙網是由大爆炸中遺存下來的氫氣絲狀結構所組成,被認為含有宇宙中大部分(超過60%)的氣體,並可以直接供給太空中所有產生恆星的區域。在絲狀物重疊的相交處,出現了星系。至少,這就是理論上的。

星系網間的絲狀結構以前從未被直接觀察過,因為它們是宇宙中最微弱的結構之一,很容易被周圍星系的輝光所掩蓋。但是現在,發表在《科學》雜誌上的一項研究中,藉助於地球上一些最靈敏的望遠鏡,研究人員拼湊出了第一張宇宙絲狀結構在遙遠星系團上會聚的照片。

下圖顯示了藍色氫氣絲狀結構穿過一群古老的白色星系,這些星系位於距地球約120億光年的地方(這意味著這些星系大約誕生於大爆炸之後的15億年之內)。這些絲狀結構在星系本身的紫外線下被照亮,延伸了超過300萬光年,證實了它們是太空中最龐大的結構之一。

第一張“宇宙網”的圖片揭示了連接宇宙的

△望遠鏡的圖像顯示,長長的藍色氣體束在所謂的宇宙網上延伸了數百萬光年。

亞利桑那大學管家天文臺的天文學家埃裡卡·哈姆登(Erika Hamden)在對新研究的隨附評論中寫道: “對宇宙中最微弱,最龐大的結構的這些觀察是理解我們的宇宙如何隨著時間演變的關鍵。” (哈姆登沒有參與這項研究。)哈姆登補充說,這些觀察結果只是宇宙網探測的“冰山一角”,研究進一步揭示了在其他古代空間角落中宇宙網的圖像。

正如新的研究指出的那樣,構成宇宙網絲狀結構的氫的痕跡是如此微弱,以至於與空曠的天空幾乎無法區分。那麼,研究人員如何設法在黑暗中識別這些特徵呢?哈姆登寫道,通過將宇宙網中的星系“當作宇宙手電筒”。

研究人員使用歐洲南方天文臺超大型望遠鏡上的一種稱為多元光譜探測儀的儀器,放大了位於水瓶座星座中的一個古老的星系團,該星團以其極其龐大和極其古老而著稱。來自新生恆星和物質破碎黑洞的光線微弱地照亮了這些星系內部和星系之間盤旋的氫氣,使研究人員能夠在此處繪製出宇宙網絲的模糊輪廓。

觀測結果顯示,在數百萬光年範圍裡,有兩條平行的高速氫通道連接著星系的各個點,第三股氣流像一個宇宙出口匝道一樣斜向連接著它們。與宇宙學模型一樣,這些氣體絲狀結構似乎直接為網格上最活躍的恆星形成星系提供能量,將氫直接注入新生太陽和“飢餓”黑洞。

哈姆登寫道,這項研究提供了最令人信服的證據,證明宇宙網存在,正如模型所預測的那樣。但是,如此微弱而遙遠的結構研究存在明顯的侷限性。首先,幾乎不可能分清楚每個氫絲狀結構的末端邊緣和空白空間開始的位置,這使不同的研究人員能夠不同地定義絲狀結構的邊界,從而可能產生不同的結構圖。此外,地基望遠鏡只能檢測到最遙遠、最古老的星系團中的絲狀結構,這些絲狀結構發出的光足以揭示宇宙大爆炸後不久宇宙網是如何出現的。

哈姆登寫道,天基紫外望遠鏡可以為研究宇宙網如何連接更年輕、更微弱的星系打開大門,但是部署這樣的儀器將既困難又昂貴。最終,這項新研究並未使地球上的天文學家更接近整宇宙中古老而神秘的世界,但它確實提醒我們,我們與他們的聯繫可能比我們想象的要緊密。


分享到:


相關文章: