对宇宙的观察越多,了解得越深入,越是觉得太阳系的渺小、对地球的未来感到渺茫、以及对随时都可能如尘埃飘散的人类感到悲哀。
浩瀚的宇宙
宇宙由什么构成?这个大家都能回答出来,粒子。
但是我们却不知道这个由基本粒子构成的宇宙,究竟有多大。
科学家表示,人类目前可观测的宇宙半径为465亿光年,在其中至少拥有2万亿个星系,但这仅限于“可观测”,仅限于“观测”。
也就是说,我们不仅难以抵达宇宙的边缘,甚至连探索都很难。
在对宇宙的观测中,我们发现了很多巨大的宇宙结构,而且一次比一次大,并不断冲击着人类对宇宙的认知。
可观测宇宙
那么横跨14亿光年的距离,科学家发现的南极墙,是宇宙最大结构吗?
宇宙结构根据科学家百余年的研究,我们了解到宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。在宇宙结构中,我们可以发现,很多结构都属于包含与被包含的关系。
星系会组成星系群,然后组成星系团,在组成超星系团,而到超星系团时,它们的直径几乎都要用数亿光年计算。
部分宇宙结构图
而很显然,宇宙结构并不会就此结束,比超星系团更大的结构,还有很多。
我们将结构简略来看,地球所在的地月系属于太阳系,接着是银河系,本星系群,室女座超星系团,拉尼亚凯亚超星系团,武仙-北冕座长城,然后是可观测宇宙,最后是宇宙。
在其中武仙-北冕座长城的存在还有一定争议。
目前已知最大宇宙结构
拉尼亚凯亚超星系团
所以我们暂且来感受一下,拉尼亚凯亚超星系团有多大。
这个超星系团于2014年被科学家们定义,在其中包含大约100000个星系,它的宽度达到5.2亿光年。
其质量大约是1017个太阳质量,是银河系的10万倍。
而其中包括的4个独立的超星系团中,就有室女座超星系团,也就是说银河系所在的星系。
另外三个分别是九头蛇-半人马座超星系团,帕沃-印度河超星系团和南方超级星系团。
拉尼亚凯亚模拟图
当然,还有很多其他巨大的宇宙结构,我们没有描述出来,是因为它们与银河系的包含关系可能并不强。
南极墙的发现实际上,在过去十多年间,夏威夷大学的科学家就一直在绘制银河系附近的星系分布图,而拉尼亚凯亚超星系团,就是在这个过程中被发现并描绘出来的。
而在2020年由法国科学家丹尼尔·波马雷德等领导的国际研究小组,利用宇宙三维地图,发现在拉尼亚凯亚超星系团的上方,存在一个更大的宇宙结构。
宇宙结构模拟
为何称为“南极墙”
研究小组将论文发布在《天体物理学杂志》上,将这个巨大的结构称为“南极墙”。
从地球上看,它基本上是一个横跨宇宙南部边界的帷幕,其中包含数千个星系和大量的气体和尘埃。
之所以将其称为墙,是因为宇宙间的星系沿着巨大的氢链,一个个星系汇聚在一起形成更大的细丝组,中间包含着超大的空隙。
南极墙
而其中的细丝就像构成了一堵堵星系墙,可以绵延数亿光年,而目前观测到的“南极墙”就有差不多14亿光年。
和“南极墙”一样拥有巨大结构的还有长城、斯隆长城和武仙-北冕座长城等。
这些像“墙”一样的结构,共同构成了宇宙网,而们的科学家正在不断地研究,其内部的结构和形成的过程,以此来了解宇宙是如何形成的。
而由于它在地球天区的投影上,刚好位于南极上空,所以用“南极”命名。
红色区域为南极墙
目前科学家认为“南极墙”是一个“弓”型的区域,它沿着200°的弧形延伸,一侧向鲸鱼星座延伸,另一侧则向Apus星座延伸。
并且还向内折叠到距离银河系3亿光年的范围内,所以最终可以观测到,他和夏普利超星系团汇合了。
但是研究小组表示,现在我们无法确定它的全部范围。
“南极墙”的特别之处
“南极墙”的发现令科学家们很是震撼,因为这么大的一个结构,竟然距离我们只有5亿光年。
南极墙模拟图
要知道,此前发现的斯隆长城,和它的大小差不多,但是离地球的距离却是“南极墙”的两倍。
所以“南极墙”当之无愧成为了距地球6.5亿光年半径内,发现的最大结构。
但是在此之前,科学家们竟然一直没有发现它的存在。
其实,是因为“南极墙”刚好位于银河系的“隐匿带”,在那里可能还有很多天体和宇宙结构我们没有发现。
南极墙和另外两个宇宙结构对比
银河系的盘面上,分布了很多恒星和尘埃,在可见光的范围内,它几乎阻碍了我们对天空中大约20%区域的观测。
那么科学家这次是怎么观测到的呢?
科学家们一直用“红移”来确定物体的距离,就是指由于宇宙膨胀,物体从地球后退的速度,取决与它们的距离。
而这一次,研究团队在红移的基础上,做了一些改进。
它们增加了对某些星系速度的测量,可以说明星系之间,如何因为引力相互作用。
模拟宇宙红移
这种新技术,就可以使得科学家探索到宇宙中隐藏的质量,原本这种方式更多用于研究暗物质。
不过这一次,它在发现被强光遮挡的质量时,也发挥了巨大的作用。
所以通过算法观察银河系星表中的特殊运动,研究团队才最终绘制出了银河系“隐匿带”部分区域和其周围物质的三维分布。
“南极墙”的发现,让我们对银河系“隐匿带”的研究也更进一步。
不断运转的银河系
并且在现代宇宙学中,我们前面提到的暗物质是宇宙的重要组成部分之一。
但是科学家对于其的了解很少,所以当科学家通过这种新的技术,观察到“南极墙”时,可能也意味着其中包含着大量的暗物质。
那么我们对这个巨大宇宙的研究,或许也会对暗物质有更进一步的了解。
宇宙最大的结构还有谁当然,“南极墙”现在只能说是在一定范围内,成为了最大的宇宙结构,但是在遥远的宇宙环境中,还有比它更大的结构。
丝网状的宇宙结构
科学家目前对宇宙中的大结构进行排名,“南极墙”目前就排在斯隆长城的后面,居第八位,这样的排名似乎已经很靠前了。
而在排名中,最大的当属武仙-北冕座长城了。
它于2013年,被美国和匈牙利的科学家团队,通过伽马射线爆发观测到。
武仙-北冕座长城的最长端可能横跨大约100亿光年,几乎相当于可观测宇宙半径的20%,而另一端的长度则为72亿光年。
武仙-北冕座长城示意图
根据观测,它的红移值为1.6-2.1,和地球的距离大约100光年。
不过对于它到底是否存在,还有很大争议,因为其他研究人员认为这种结构,是通过某些统计测试中的偏差发现的,而没有考虑到其他的影响。
但是就现在的宇宙大结构而言,我们确实很难对每一个结构进行确切的观测。
就像“隐匿带”一样,在宇宙中可能还存在很多其他阻碍我们观测的情况。
宇宙很难被完全观测
所以我们只有不断的提高观测的技术,对现有的宇宙结构进行更仔细的研究,才有机会触摸到宇宙的边缘,找到宇宙形成的答案。