92億光年外發現33億光年長的宇宙巨弧,天文學家:不該存在

薛定諤的貓 2021/07/31 檢舉 我要評論
 

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文/天空之城團隊

 

引力在宇宙中起到了主宰作用,這種力可以把千億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系。同樣地,星系也會受到引力的束縛,成千上萬個星系又能構成巨大的超星系團,跨度可達數億光年,例如,我們所在的銀河系與其他十幾萬個星系構成了拉尼亞凱亞超星系團,范圍可達5.2億光年。

除了超星系團之外,天文學家還在宇宙中發現了更大的結構,包括宇宙纖維狀結構、宇宙長城,它們的跨度可達數十億光年。近日,天文學家又發現了一種新的宇宙結構,顛覆了人類對宇宙的認知。

根據美國天文學會的簡報,天文學家在92億光年之外發現了長達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只有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家也難以相信。

如何探測到宇宙巨弧?

在早期宇宙中,星系中的星雲還沒有大量形成恒星,所以那時星系中有著豐富的氣體雲。星系中心很早就出現了超大質量黑洞,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。類星體能夠輻射出巨大的能量,最亮甚至可以超過整個銀河系亮度的幾千倍。

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才能來到地球上,這意味著我們看得越遠,所看到的時間就越古老。當我們望向宇宙深處時,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,所以星系中心的超大質量黑洞陷入沉寂,不會出現類星體。在銀河系及其鄰近星系中,都沒有發現活動星系核,類星體都在遙遠的宇宙中。

天文學家研究了遙遠宇宙中的4萬個類星體,它們發出的光穿過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,天文學家發現了跨度可達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系排列而成,但它的結構之大遠超天文學家的想象,以致於被認為不可能存在。牛津大學的天體物理學家蘇比爾·薩卡爾(Subir Sarkar)表示,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。雖然星系聚集著大量的物質,星系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,物質在宇宙中的分佈是非常均勻的。

新發現的宇宙巨弧比理論閾值高出了3倍,這樣的結構在現代宇宙學中是不應該存在的。但天文學家對觀測資料進行反復檢驗,結果表明宇宙巨弧只是統計巧合的機率還不到千萬分之三,這意味著該結構極有可能是真實存在的。

另據《自然天文學》(Nature Astronomy)刊載的一項新研究,天文學家還發現了宇宙中最大的旋轉結構。星系排列成一股「宇宙繩」,長度可達1.6億至2.6億光年,其中的星系會繞著中心軸轉動,最快速度高達100公里/秒。這樣巨大的旋轉結構也是天文學家未曾想到過的。

總之,無論是宇宙巨弧,還是宇宙巨型旋轉結構,它們的存在都表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。

 

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