宇宙網在哪?究竟有多「黑暗」?

宇宙中的每一個角落都被一張巨大而隱形的「網」所滲透。

圖為宇宙網細絲的可視化圖像。該模擬由「星系及周圍環境的演化與合成」（簡稱EAGLE）項目開展。

新浪科技訊 北京時間3月18日消息，據國外媒體報導，宇宙中的每一個角落都被一張巨大而隱形的「網」所滲透。儘管我們在太空中看見的一切都由其組織成型，這張網本身卻是隱形的，因為它由暗物質構成。暗物質會對其它物質產生引力，但不會釋放出光線，因此無法被我們看見。

但這種情況已經成為過去時了。研究人員有史以來第一次，成功「照亮了」宇宙中一部分最黑暗的角落。

織網

很久很久以前，宇宙比如今熾熱得多、狹小得多、也稠密得多。那時的宇宙也比現在更乏味無趣，各處的密度都相差無幾。當然，那時的太空整體上比現在擁擠得多，但無論你去到哪裡，各處都沒什麼區別。

但當時的宇宙密度也會隨機出現一些微小的區別。有些小塊部位的引力會比周圍略大一些，因此物質往往會被吸引到它們身邊去。這些物質團就這樣不斷增長，引力也越來越大，吸引的物質越來越多……在接下來的數十億年中，這個過程不斷循環往復。而與此同時，它們之間的空間也變得越來越空曠。可謂「富人越來越富，窮人越來越窮。」最終，這些密度較大的團塊逐漸變成了第一批恆星、星系和星團，它們之間的太空則變成了空無一物的星際空間。

如今，這個巨大的「施工項目」已經進行了138億年，但還沒有完工。物質仍在從這些空曠的空間中流出、加入星系；而這些星系也在不斷加入稠密的星團之中。如今，宇宙中已經形成了一張巨大、複雜的絲狀物質網絡，即我們所說的「宇宙網」。

黑暗中的一線光芒

宇宙中的大部分物質都是暗物質，不會與光線、或恆星、氣體雲等「普通」物質發生相互作用。因此，宇宙網的大部分在我們看來都完全隱形。幸運的是，在暗物質大量聚集之處，其它普通物質也會受其引力吸引、加入它們的「陣營」。

在宇宙中最稠密的區域，暗物質的引力會吸引大量普通物質前來聚集。而這些普通物質逐漸轉化成了恆星。就像遠處黑暗海灘邊的燈塔一樣，這些恆星和星系可以告訴我們宇宙中的暗物質藏在哪裡，隱隱描繪出了宇宙網的真實結構輪廓。

我們很容易看見宇宙中的星團在哪裡，它們就像坐夜班飛機時、地面上燈火通明的大城市一樣顯眼。這些天體結構中一定存在大量暗物質，因為必須有足夠大的引力、才能將這麼多的星系聚集在一起。

而宇宙的空曠區域也很容易看清。這些區域所含的暗物質一定很少。由於沒有星系照亮這些區域，我們可以判斷出，這些區域中大部分都空無一物。

但宇宙網的宏偉壯觀其實就在於構成這張網的「細絲」本身。這些由星系構成的纖細「卷鬚」可長達數百萬光年，跨過黑暗的宇宙虛空，將一座座明亮的星團「城市」聯結在一起。

透過黯淡的透鏡

而這些「細絲」也是宇宙網中最難研究的一點。其中有一些星系，但數量不多。並且這些細絲的長度和方向也各有不同。相比之下，那些星團和虛空就顯得簡單多了。因此，儘管我們早在幾十年前就通過計算機模擬知曉了這些細絲的存在，但一直沒能真正看見它們。

不過，一支天文學家團隊最近在宇宙網的繪製方面取得了重大進展，並在1月29日將研究結果發表在了論文預印網站arXiv上。他們的研究過程如下：

首先，他們從重子振蕩光譜巡天（BOSS）任務收集的數據中找出了一類所謂的「亮紅星系」（LRGs）。亮紅星系是一類規模極其巨大的星系，通常位於暗物質密集區域的中央。如果亮紅星系位於暗物質最密集的區域中，那麼將它們連接起來的線條就應該由更精細的「細絲」構成了。

但光盯著兩個亮紅星系之間的空間看，是看不出什麼來的，畢竟它們之間並沒有太多東西。因此，該團隊從數據中找出了數千對亮紅星系，將它們重新校準對齊，然後相互重疊、生成了一張合成圖像。

利用這張合成圖像，科學家數出了他們能看見的所有星系，並將這些星系發出的光線全部相加在一起。這樣一來，研究人員便可測算出構成亮紅星系之間細絲的有多少普通物質。接下來，研究人員又著重分析了這些細絲背後的星系，特別是它們的形狀。

這些背景星系發出的光線從相互交織的細絲中穿過時，細絲中暗物質的引力會使光線微微轉向，導致這些星系的圖像略有偏移。通過測量其偏移程度，該團隊成功測算出了細絲中的暗物質含量。

而這些測算結果與理論預測相一致。科學家也證實了這些細絲並非漆黑一片，每相當於351個太陽質量的細絲可以產生相當於1個太陽的光量。

這張「細絲圖」還非常原始，但畢竟是首次取得這樣的進步。並且這張圖清晰地顯示，雖然我們的宇宙網大部分都十分黑暗，但並非一絲光亮也無。

原標題：宇宙網究竟有多「黑暗」？