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明尼蘇達大學的科學家在《天體物理學雜誌》上發表了一項驚人的發現。他們宣稱，宇宙中有一個洞——一個比科學家們所看到或預期的任何東西都大得多的洞。這個「洞」跨度近10億光年，距離地球60至100億光年，位于波江座[來源：每日科技（Daily Tech）]。（參考：一光年約6萬億英裡。）
太空塵埃圖庫
是什麼使宇宙中這一大片區域變成了一個洞？這片區域幾乎沒有宇宙物質的跡象，也就是說沒有恆星、行星、太陽系或宇宙塵埃雲。研究人員甚至找不到暗物質，暗物質是看不見的，但可以通過它的引力來測量。那裡也沒有任黑洞的何跡象，黑洞一旦出現在該地區就可能已經吞噬了那裡的物質。
這個洞最初是由美國宇航局的一個研究宇宙大爆炸輻射擴散的項目探測到的，科學家們認為大爆炸產生了我們的宇宙。然後，該項目使用從甚大天線陣（VLA）望遠鏡收集的信息對其進行進一步檢測，甚大陣射電望遠鏡用於美國國家射電天文臺甚大天線陣巡天觀測項目（NRAO VLA Sky Survey Project），以研究可見天空的大部分區域。
（圖解：這張照片描繪了宇宙微波背景輻射的擴散，從大爆炸後的宇宙開始（左），擴散到宇宙的許多星系、星系團和空洞（中），最後是CMB圖。在巨大的空洞中，WMAP衛星（左上）探測到一個冷點，而VLA射電望遠鏡（左下）觀測到的星系更少。圖源：BILL SAXTON, NRAO/AUI/NSF, NASA）
一位研究人員稱這一發現「超常」，與計算機模擬及過去的研究背道而馳[來源：雅虎新聞（Yahoo News）]。其他這樣的洞，或稱為空洞，以前已經發現過，但這個是迄今為止最大的。其他空洞的大小約為這個空洞的千分之一，而科學家們曾經觀測到一個接近200萬光年遠的空洞——從宇宙的角度來看幾乎就在一條街上[來源：CNN.com]。
天文學家布倫特·圖利（Brent Tully）告訴美聯社，星系空洞很可能是由於高質量的空間區域從質量較小的區域吸引物質而形成的[來源：CNN.com]。數十億年後，一個區域的大部分質量可能會流失給一個高質量的臨近區域。面對此種巨型空洞，進一步的研究可能會揭示出這個區域的一些物質，但它仍會遠遠少於在「正常」的空間部分所發現的物質。
早些時候，我們說這個空洞是通過美國宇航局的一個項目首次發現的，該項目研究宇宙大爆炸產生的輻射。在下一頁中，我們進一步了解這個計劃，以及科學家如何能夠回顧宇宙的歷史——幾乎是宇宙的起源——從而得出這樣的發現。
2001年6月30日，美國宇航局發射了威爾金森微波各向異性探測器（WMAP），這是一顆衛星，此後一直用來繪製宇宙微波背景（CMB）輻射圖。CMB輻射有數十億年的歷史，是宇宙大爆炸的副產品，科學家以無線電波的形式探測到它。CMB輻射有助於洞察宇宙早期歷史，它能顯示出宇宙在數十萬年前的樣子。通過研究CMB輻射的擴散，科學家們可以發現宇宙自大爆炸以來是如何發展的，以及宇宙將如何繼續發展甚至終結。
在明尼蘇達大學的研究人員進一步研究這個巨大的星系空洞之前，它被稱為「WMAP冷點」，因為美國宇航局的科學家測量到該地區的溫度比周圍地區要低。儘管溫差只有幾百萬分之一度，但這足以表明，這一部分空間的情況大不相同。
（圖解：這兩幅圖像描繪了星系空洞和周圍區域的溫度變化。左邊的圖像是由美國宇航局的一顆衛星拍攝的，而右邊的圖像則來自NRAO甚大陣列巡天觀測中使用的射電望遠鏡。圖源：IMAGE COURTESY RUDNICK ET AL., NRAO/AUI/NSF, NASA）
為了理解為什麼星系空洞更冷，需要著重考慮暗能量的作用。和暗物質一樣，暗能量在整個已知的宇宙中都很普遍。但在一個缺乏暗能量的區域，光子（源自大爆炸）會在接近物體時從物體中獲取能量。當光子離開時，這些物體的引力會把能量拿回來。結果就是能量沒有發生淨變化。
暗能量存在的區域運作方式不同。當光子通過含有暗能量的空間時，那些暗能量會給予光子能量。因此，有大量光子和暗能量的區域在掃描中會顯示出更高的能量和熱量。如果光子通過一個缺少暗能量的星系空洞，就會損失一些能量。這些區域繼而發出更冷的輻射。一個幾乎沒有物質或暗能量存在的巨型空洞，如WMAP冷點，會導致輻射溫度顯著下降。
暗物質和暗能量對科學家來說仍然相當神秘。許多科學研究正在進行，以檢測這些物質及其在各種宇宙過程中的作用。暗能量可能比暗物質更難理解，但科學家們明白暗能量在加速宇宙增長方面起著重要作用，特別是在本世紀的宇宙學歷史上。我們還知道，光子通過暗能量時，會產生能量變化，從而產生不同的溫度，這些溫度繼而會在CMB圖中表示出來。研究這些溫度波動可以讓科學家了解宇宙是如何產生和發展的。鑑於暗能量是宇宙中最常見的一種能量，在未來的幾年裡，它會繼續在宇宙學研究中佔據突出的地位。
FY：Jean
作者：Jacob Silverman
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