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科學報 科學文摘 宇宙

神秘的宇宙網究竟是什麼?它到底有多黑?科學難以解釋


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更新日期:2022310
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簡介:有一個理論認為,宇宙是被一張黑暗的網編織在一起的,而由於其中作用的物質是暗物質,我們很難看見宇宙網的真實面目。不過在今年,一組天文學家在繪製宇宙網路方面取得了重大進展,並將結果釋出到了arXiv資料庫中。

神秘的宇宙網究竟是什麼?它到底有多黑?科學難以解釋

宇宙是由一個巨大的,不易觀察到的網所滲透編織的,他的網須蔓延到了整個太空。但是儘管是由可見的太空物質組成的,但整個黑網是無形的。這是因為宇宙由暗物質組成,存在引力波但是不發射光線。

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直到今天黑網還是不易觀測的。研究人員首次闡明瞭宇宙中最黑暗的角落。

織網

很久以前,宇宙比起現在更熱,更小,更密集。而且一般來說,更單一一些。從地方到地方密度沒有很大的變異。當然,太空之前也是更狹窄的,但是在早期宇宙中,不管你去哪兒,都幾乎一模一樣。

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但是密度也有很多小的,隨機的不同。這些團塊相比於周圍的環境有更多的引力波,因此這些物質更趨向他們。以這種方式變得更大,慢慢發展有了更強的引力,吸引更多的物質,因此它們變得越來越大,慢慢慢慢幾十億年。同時,當這個團塊長大,在他們之間的空間也消失了。

在宇宙形成的過程中,大的越來越大,小的原來越小。

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最終,密密麻麻的斑塊逐漸形成了恆星,星系和星團,而他們之間的空間成了巨大的宇宙空隙。

如今,耗時138億年的質量構造專案,仍然沒有完成。

物質依舊從空洞中流出,加入了成群的星系,流向了密集的星團。我們今天所看到的巨大且複雜的由細絲物質組成的網路:宇宙網。

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黑暗裡的一束光

宇宙中的覺大多是物質都是黑暗的;它不會和光的相互作用或者像我們所見的恆星,星雲或者其他有趣的常見事物所作用。因此,大部分宇宙網對我們是完全無形的。幸運的是,暗物質聚集的地方,也會拖動一些常見的物質進來。

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在宇宙中最密集的地方,暗物質發出的引力波可以使一些常見的物質合併在一起,我們看到的光:就是常見物質轉化成了恆星。

像是遠方的黑色島嶼上的燈塔一樣,恆星和星系告訴我們暗物質潛伏在哪裡,給我們對於宇宙網的輪廓提供了一個大綱。根據這一基礎,我們可以輕易地看到他的叢集。他們向外擴散就像在飛機上看到巨大的城市。我們知道在他們的結構裡有著大量的暗物質,因為你需要很多引力波把他們聚在一起形成星系。

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在光譜的另一面,我們可以輕易的發現空隙;他們是暗物質不存在的地方。因為沒有星系去照亮這些地方,因此我們知道他們大體上是真空的。

但是宇宙的宏偉之處就在於細絲本身的細膩線條。像是宇宙的公路經過數百萬光年穿過黑洞,連線光群。

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透過暗鏡頭

宇宙網中的那些細絲是最難研究的部分。他們有一些星系但不是很多。他們也有很多的長度和方向;比較之下,星團和空洞更像是孩子們的幾何玩具。因此,儘管我們透過計算機模擬知道了細絲的存在,幾十年來,我們依舊很難看到他們。

不過,一個天文研究小組對宇宙網做了一個繪製,把他們的結果刊登在了 arXiv 上。這是他們的研究過程:

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首先,他們從重子振盪光譜調查(BOSS)調查獲得了所謂的發光紅色星系(LRGs)的目錄。LGRs是巨大的銀河系怪物,他們傾向於坐落於密集的暗物質斑點中心。如果LGRs坐落於密集的暗物質源頭,他們之間連線的細線會變得很脆弱。

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但是盯著LGRs之間的空間並沒有什麼效果;那裡沒有很多物質。因此,這個團隊拿了成千上萬個LGRs。對他們進行排列組合,並把他們堆疊在一起形成合成影像。

透過這個合成影像,科學家們可以計數他們所能看到的所有星系,總和他們所有的光貢獻。這個讓調查員們可以測量LGRs之間的細絲組成了多少的常見物質。接下來,調查員們觀測星系後面的細絲,特別是他們的形狀。

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當光從後面的星系中穿過密集的細絲,在這些暗物質的細絲的重力輕微推著光,因此慢慢轉換為這些星系的影像。透過測定這些轉換(科學家所謂的「剪力」),這個團隊可以估計細絲中暗物質的數量。該措施符合理論預測(暗物質存在的另一點)。科學家們也證明細絲也不是全黑的。細絲中每351個太陽值,就有一個太陽值輸出。

這是一份粗糙的細絲圖譜,但這是第一份,而且它精確地說明了我們的宇宙網大部分是黑的,但不是全黑的。

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3. Paul Sutter - Astrophysicist-麼麼雅

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