天文學家通過X射線望遠鏡發現迄今為止宇宙中最大絲線結構

2021-01-09 帝都大閒人

近期研究發現,由統稱為重子的各種粒子構成的宇宙,大約有半數科學家還沒有觀測到。科學家現在認為,這些物質是以聯繫宇宙大範圍空間的「絲線」結構形式存在。

這些絲線由炙熱氣體組成,密度極其稀疏,大約每立方米空間只有10個粒子——比地球上能夠造出的任何真空環境所含的粒子還少得多。以前科學家無法觀測到這些結構。

近年來,隨著太空望遠鏡eROSITA的啟用,科學家終於能看到這些絲線的結構。eROSITA是高靈敏度的X射線望遠鏡,而且視角廣,一次可以觀測天空很大一片範圍,因此具有觀測這些絲線結構的能力。

近期一份發表在《天文學和天體物理學》(Astronomy & Astrophysics)期刊上的研究揭示,從eROSITA的數據裡發現了至今所知的最長的一條絲線結構,長達5,000萬光年。

而且,它的結構和電腦模型根據「宇宙標準模型」模擬演化誕生的情形非常類似,也就是說,這份觀測結果從一個側面證實了「標準模型」。

這個「標準模型」就是人們常聽到的大爆炸理論:我們的宇宙在大約138億年前從一個小點爆炸後不斷膨脹成為今天的狀態。

這份研究為了解釋絲線結構,提到了宇宙「海綿」式的結構。標準模型推測,在爆炸後,宇宙的發展是不平衡的,有的區域物質密集、有的區域稀疏。密集的區域引力大,不斷地從周圍吸收氣體,導緻密集的區域演化得越來越密集。而在密集區域之間的空間,就變得越來越空曠。經過130多億年的演化,就形成了像「海綿」一樣的結構:有的區域像海綿的孔洞一樣沒有任何物質,而其它區域則成為聚集著大量星體、星系的區域,比如星座。

研究稱,如果這種模型推測是正確的,那麼密集型天體區域之間,仍然由殘餘的氣體組成的結構連接在一起,組成宇宙網。

「按照計算,宇宙內超過一半的重子物質都存在於這些絲線結構內。重子物質包括了構成所有的星體、星系,以及我們人類的物質。」主要研究者德國波恩大學(University of Bonn)的天文學教授瑞普裡希(Thomas Reiprich)解釋說。

這份研究觀測的是Abell 3391/95星座群,由三個星座構成,距離地球7億光年。eROSITA的照片不僅能看到那裡星座群的全貌、單個星系,還能看到它們之間連接的絲線結構,長達5,000萬光年。

研究者認為,這個絲線結構也許更大,因為照片很可能只顯示了這個結構的一部分。

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