宇宙空洞是什麼,MCG+01–02–015星系所在的空洞又是怎樣的呢?

2021-01-13 騰訊網

通過中間這張銀河系的圖像可以看出,MCG+01–02–015,是一個位於巨大宇宙的空間內部的棒狀星系。它是孤立而存在的,如果人類在這個星系中而不是在我們自己的星系中,並且以同樣的速度發展天文學,那麼直到20世紀60年代,我們都不會發現我們自己星系之外的第一個星系。(ESA / HUBBLE&NASA和N. GORIN(STSCI);致謝:JUDY SCHMIDT)

如果我們看不到銀河之外的東西,想像我們對宇宙的認知將會是多麼不同。

我們宇宙的角落被賦予了過多的明亮的、附近的星系去照亮我們的宇宙之路。

圖解:大麥哲倫星系(右上)和小麥哲倫星系(左下)在南部天空可見,在500多年前指引麥哲倫完成了著名的環遊。實際上,小麥哲倫星系位於160—165,000光年之外,大麥哲倫星系稍微更遠,距離198,000光年。除了三角星系和仙女星系之外,我們之外的這四個星系是人類肉眼可見的。

1個世紀之前,我們後方的漩渦星系和橢圓星系顯示,銀河系不是孤獨的。

圖解:他在1840年代中期的繪製的草圖是第一個揭露夜空中螺旋狀星雲的。現在被熟知的一個螺旋星系,梅西耶51,漩渦星系,是除了我們銀河系之外被研究最多的星系。(WILLIAM PARSONS, 3RD EARL OF ROSSE (LORD ROSSE))

甚至更早的時候,天文學家也能用他們的望遠鏡觀測到明亮的星系。

圖解:處女星系團中大約2%的星系。在處女星系團中大約有1000多個星系,其中很大一部分的發現可以追溯到18世紀。處女座星系團距離銀河系5—6千萬多光年,是極近的宇宙中最大的星系集合。(JOHN BOWLES OF FLICKR)

通過測量這些星系的速度和距離,我們發現了膨脹的宇宙。

圖解:在宇宙膨脹的葡萄乾麵包模型中,當宇宙(麵團)膨脹時相關的距離增加。兩個葡萄乾之間的距離越遠,當接收到光的時候觀測到的紅移會越大。宇宙膨脹預測的紅移的關係是在觀測中誕生的,和自18世紀20年代以來一直所知的一致。(NASA / WMAP SCIENCE TEAM)

沒有它們,我們可能永遠不知道我們的宇宙起源:大爆炸。

圖解:宇宙膨脹的視覺歷史包括被稱為大爆炸的熱而稠密的狀態,以及隨後結構的生長和形成。全套數據,包括光原理和宇宙微波背景,只剩下大爆炸我們所能看到的一個有力的解釋。當宇宙大爆炸時,它也是冷的,活躍離子,中原子,最後離子、星雲、恆星,最後星系形成。(NASA / CXC / M. WEISS)

不幸的是,宇宙中不是每個觀測者都是這麼幸運的。

圖解:暗物質的流動驅使了星系的聚集和大尺度結構的形成,正如這個KIPAC/Stanford模型所示。雖然恆星、星系和星系團暴露的位置最值得注意,但是分離物質豐富的結構的宏大宇宙縫隙對理解我們的宇宙也是同等重要。(O. HAHN AND T. ABEL (SIMULATION); RALF KAEHLER (VISUALIZATION))

大多數的星系以組群、叢、或者沿著細絲聚集在一起,但是一些星系坐落在密度較低的區域。

圖解:圖像顯示出銀河中密度過大和密度較低的區域的相對的吸引和排斥效應。值得注意的是,雖然很多星系聚集在附近,但是也還是有很大的區域有極少的星系:宇宙空洞。雖然在附近有很多實質性的空洞,但是在遙遠的宇宙還發現有更大和密度更低的空洞。(YEHUDA HOFFMAN, DANIEL POMAR DE, R. BRENT TULLY, AND H L NE COURTOIS, NATURE ASTRONOMY 1, 0036 (2017))

宇宙的大尺度結構包括了巨大的宇宙空洞和密度過大的集群。

圖解:在我們星系中缺失物質的一個空間區域揭示了宇宙之外,每一個點都是一個遙遠的星系。集聚 / 空洞的結構可以被很清晰地看到。如果我們將要生活在一個密度極低/ 空洞的地區,可能直到我們的宇宙工具超越近現代的標準時,才能發現到一個我們自身之外的獨立星系。(ESA/HERSCHEL/SPIRE/HERMES)

但是,在這些密度極低的區域,星系也會偶然地形成。

圖解:雖然星系MCG+01–02–015離我們相對較近,只是293百萬光年遠,它所有方向上近100百萬光年沒有其他星系。據我們所知,它是宇宙中最孤獨的星系。(ESA/HUBBLE & NASA AND N. GORIN (STSCI); ACKNOWLEDGEMENT: JUDY SCHMIDT)

這是MCG+01–02–015星系,可能是宇宙中最孤獨的存在。

圖解:雖然MCG+ 01-02-015這張長時間曝光的深幅圖像顯示了它附近的許多其他星系,但大多數都遠得多(也有一些離得更近),但它們都不在大星系本身的1億光年之內。(ESA/HUBBLE & NASA AND N. GORIN (STSCI); ACKNOWLEDGEMENT: JUDY SCHMIDT)

在所有方向上,我們都找不到它100百萬光年內的其他星系。

圖解:在巨大的星系團和宇宙細絲之間的是巨大宇宙縫隙,其中一些可以跨越直徑上百百萬光年的距離。雖然一些縫隙會比其他的長,但是MCG+01–02–015的縫隙很特別,因為它密度低,所以它不是只有幾個星系,而是只有一個已知的星系。然而,有可能的是小的、低地表亮度的星系存在於這個區域。(ANDREW Z. COLVIN (CROPPED BY ZERYPHEX) / WIKIMEDIA COMMONS)

如果我們在此地生長,我們的望遠鏡直到18世紀60年代才能觀測到其他星系。

圖解:義大利宇宙學家Paolo Maffei’s在紅外線天文學的工作很有前景,在星系探索上有了發現—像這裡顯示的Maffei 1和2—在銀河系的平面上。Maffei 1,左下角的大橢圓星系,是銀河系最近的大橢圓星系,雖然直到1967年才發現。技術需要提升到大概這樣的水平來探測MCG+01–02–15之外的獨立星系。(WISE MISSION; NASA/JPL-CALTECH/UCLA)

也許我們真的很幸運:我們在宇宙中偶然發現的環境允許我們去理解它。

圖解:室女超星系團的許多星系聚集在一起。大尺度上看,宇宙始終是一樣的,但是當你注意到星系或者星系團時,高密度和低密度的區域佔多數。這一插圖的全部內容,標註出了銀河系最近的星系(以我們為中心),如果它的中心是宇宙中最孤獨的星系,那它將只有一個星系,就是MCG+01–02–015。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.末日飛船-Ethan Siegel- medium

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