北美首頁 | 新聞 | 時尚 | 大陸 | 臺灣 | 美國 | 娛樂 | 體育 | 財經 | 圖片 | 移民 | 微博 | 健康
加密貨幣歡迎試用
Value Engine Stock Forecast
ENTER SYMBOL(S)

宇宙網究竟有多“黑暗”?

http://finance.sina.com   2020年03月17日 17:55   北京新浪網

圖爲宇宙網細絲的可視化圖像。該模擬由“星系及周圍環境的演化與合成”(簡稱EAGLE)項目開展。圖爲宇宙網細絲的可視化圖像。該模擬由“星系及周圍環境的演化與合成”(簡稱EAGLE)項目開展。

  新浪科技訊 北京時間3月18日消息,據國外媒體報道,宇宙中的每一個角落都被一張巨大而隱形的“網”所滲透。儘管我們在太空中看見的一切都由其組織成型,這張網本身卻是隱形的,因爲它由暗物質構成。暗物質會對其它物質產生引力,但不會釋放出光線,因此無法被我們看見。

  但這種情況已經成爲過去時了。研究人員有史以來第一次,成功“照亮了”宇宙中一部分最黑暗的角落。

  織網

  很久很久以前,宇宙比如今熾熱得多、狹小得多、也稠密得多。那時的宇宙也比現在更乏味無趣,各處的密度都相差無幾。當然,那時的太空整體上比現在擁擠得多,但無論你去到哪裏,各處都沒什麼區別。

  但當時的宇宙密度也會隨機出現一些微小的區別。有些小塊部位的引力會比周圍略大一些,因此物質往往會被吸引到它們身邊去。這些物質團就這樣不斷增長,引力也越來越大,吸引的物質越來越多……在接下來的數十億年中,這個過程不斷循環往復。而與此同時,它們之間的空間也變得越來越空曠。可謂“富人越來越富,窮人越來越窮。”最終,這些密度較大的團塊逐漸變成了第一批恆星、星系和星團,它們之間的太空則變成了空無一物的星際空間。

  如今,這個巨大的“施工項目”已經進行了138億年,但還沒有完工。物質仍在從這些空曠的空間中流出、加入星系;而這些星系也在不斷加入稠密的星團之中。如今,宇宙中已經形成了一張巨大、複雜的絲狀物質網絡,即我們所說的“宇宙網”。

  黑暗中的一線光芒

  宇宙中的大部分物質都是暗物質,不會與光線、或恆星、氣體雲等“普通”物質發生相互作用。因此,宇宙網的大部分在我們看來都完全隱形。幸運的是,在暗物質大量聚集之處,其它普通物質也會受其引力吸引、加入它們的“陣營”。

  在宇宙中最稠密的區域,暗物質的引力會吸引大量普通物質前來聚集。而這些普通物質逐漸轉化成了恆星。就像遠處黑暗海灘邊的燈塔一樣,這些恆星和星系可以告訴我們宇宙中的暗物質藏在哪裏,隱隱描繪出了宇宙網的真實結構輪廓。

  我們很容易看見宇宙中的星團在哪裏,它們就像坐夜班飛機時、地面上燈火通明的大城市一樣顯眼。這些天體結構中一定存在大量暗物質,因爲必須有足夠大的引力、才能將這麼多的星系聚集在一起。

  而宇宙的空曠區域也很容易看清。這些區域所含的暗物質一定很少。由於沒有星系照亮這些區域,我們可以判斷出,這些區域中大部分都空無一物。

  但宇宙網的宏偉壯觀其實就在於構成這張網的“細絲”本身。這些由星系構成的纖細“卷鬚”可長達數百萬光年,跨過黑暗的宇宙虛空,將一座座明亮的星團“城市”聯結在一起。

  透過黯淡的透鏡

  而這些“細絲”也是宇宙網中最難研究的一點。其中有一些星系,但數量不多。並且這些細絲的長度和方向也各有不同。相比之下,那些星團和虛空就顯得簡單多了。因此,儘管我們早在幾十年前就通過計算機模擬知曉了這些細絲的存在,但一直沒能真正看見它們。

  不過,一支天文學家團隊最近在宇宙網的繪製方面取得了重大進展,並在1月29日將研究結果發表在了論文預印網站arXiv上。他們的研究過程如下:

  首先,他們從重子振盪光譜巡天(BOSS)任務收集的數據中找出了一類所謂的“亮紅星系”(LRGs)。亮紅星系是一類規模極其巨大的星系,通常位於暗物質密集區域的中央。如果亮紅星系位於暗物質最密集的區域中,那麼將它們連接起來的線條就應該由更精細的“細絲”構成了。

  但光盯着兩個亮紅星系之間的空間看,是看不出什麼來的,畢竟它們之間並沒有太多東西。因此,該團隊從數據中找出了數千對亮紅星系,將它們重新校準對齊,然後相互重疊、生成了一張合成圖像。

  利用這張合成圖像,科學家數出了他們能看見的所有星系,並將這些星系發出的光線全部相加在一起。這樣一來,研究人員便可測算出構成亮紅星系之間細絲的有多少普通物質。接下來,研究人員又着重分析了這些細絲背後的星系,特別是它們的形狀。

  這些背景星系發出的光線從相互交織的細絲中穿過時,細絲中暗物質的引力會使光線微微轉向,導致這些星系的圖像略有偏移。通過測量其偏移程度,該團隊成功測算出了細絲中的暗物質含量。

  而這些測算結果與理論預測相一致。科學家也證實了這些細絲並非漆黑一片,每相當於351個太陽質量的細絲可以產生相當於1個太陽的光量。

  這張“細絲圖”還非常原始,但畢竟是首次取得這樣的進步。並且這張圖清晰地顯示,雖然我們的宇宙網大部分都十分黑暗,但並非一絲光亮也無。(葉子)

Bookmark and Share
|
關閉
列印