来源:科技眼
在直径930亿光年的可观测宇宙中,天文学家已经发现了数千亿个星系。

大多数人可能认为这些星系会紧密地分布在宇宙中,但实际上,宇宙也存在许多星系相对稀疏的区域。这些区域通常被称为“空洞”。

在距离地球7亿光年处,有一个直径达到3.3亿光年的巨大时空区域,这个区域被称为“牧夫座空洞”。之所以取这个名字,是因为天文学家在这里只发现了60个星系,而在宇宙的其他地方,类似大小的空间内通常会包含至少一万颗星系。

除了星系数量稀少,牧夫座空洞中的60个星系之间的距离也非常遥远,彼此之间相隔都在1000万光年以上。相比之下,银河系与邻近的仙女座星系仅相隔220万光年。从这些数据来看,如果牧夫座空洞内存在智慧文明,它们的天文学家很可能会认为宇宙中只有自己这一颗星系。如果银河系恰好位于这个空洞的中心,那么在1960年前,人类将无法发现任何外星星系。

除了牧夫座空洞,2007年,美国的天文学家还在猎户座西南方的波江座中发现了另一个空洞。这个空洞的距离大约为60亿到100亿光年,长度约为5亿到10亿光年。与牧夫座空洞类似,波江座空洞也并非完全空旷,里面依然分布着一些星系。

根据现有的微波背景辐射图,宇宙中的“深蓝色冷点”几乎都位于这些巨型空洞内。这是因为光子只有在通过物质密度极低的区域时,能量才会大幅降低,进而在微波背景辐射图上形成冷点。

在宇宙学中有一个概念叫做“各项同性”,意思是说从地球向四面八方观察,我们可以看到星系在宇宙中的分布是相对均匀的,而哈勃望远镜的多次“深空场照片”也验证了这一观点。

然而,哈勃望远镜的深空照片只是对天空中一小块区域(大约相当于满月的六分之一)进行长时间曝光的结果。射电望远镜对全天区进行观测后发现,宇宙中的物质并非均匀分布,星系们在大尺度上会受到引力的影响,形成了一条条“细丝”,并以超星系团为节点,构成了“宇宙网”。

在这张仅次于可观测宇宙的宇宙网中,这些细丝被称为“宇宙长城”,而细丝之间的空旷区域,就是我们所说的“宇宙空洞”。

根据当前的宇宙学模型,可被观测到的“重子物质”(即普通物质)只占宇宙总物质的4.9%。而占比26.8%的暗物质和占比68.3%的暗能量才是宇宙的主要成分。暗物质为星系提供额外的引力,确保它们不至于分崩离析;而暗能量则在大尺度上对抗引力,使得宇宙膨胀加速。

牧夫座空洞常常被误认为是巴纳德68星云。事实上,巴纳德68是一个暗星云,外形上与“宇宙空洞”十分相似。但巴纳德68距离地球仅有400光年,且其直径只有0.5光年。因此,大家不应再把巴纳德68误认作牧夫座空洞了。