第一张“宇宙网”的图片揭示了连接宇宙的"星系际高速公路"

第一张“宇宙网”的图片揭示了连接宇宙的

由众多星系构成的庞大"宇宙网"串成丝状或卷须状,在茫茫宇宙中蔓延数百万甚至数十亿光年远。在宇宙学模型中,这种充满气体的星际网络被称为宇宙网。宇宙网是由大爆炸中遗存下来的氢气丝状结构所组成,被认为含有宇宙中大部分(超过60%)的气体,并可以直接供给太空中所有产生恒星的区域。在丝状物重叠的相交处,出现了星系。至少,这就是理论上的。

星系网间的丝状结构以前从未被直接观察过,因为它们是宇宙中最微弱的结构之一,很容易被周围星系的辉光所掩盖。但是现在,发表在《科学》杂志上的一项研究中,借助于地球上一些最灵敏的望远镜,研究人员拼凑出了第一张宇宙丝状结构在遥远星系团上会聚的照片。

下图显示了蓝色氢气丝状结构穿过一群古老的白色星系,这些星系位于距地球约120亿光年的地方(这意味着这些星系大约诞生于大爆炸之后的15亿年之内)。这些丝状结构在星系本身的紫外线下被照亮,延伸了超过300万光年,证实了它们是太空中最庞大的结构之一。

第一张“宇宙网”的图片揭示了连接宇宙的

△望远镜的图像显示,长长的蓝色气体束在所谓的宇宙网上延伸了数百万光年。

亚利桑那大学管家天文台的天文学家埃里卡·哈姆登(Erika Hamden)在对新研究的随附评论中写道: “对宇宙中最微弱,最庞大的结构的这些观察是理解我们的宇宙如何随着时间演变的关键。” (哈姆登没有参与这项研究。)哈姆登补充说,这些观察结果只是宇宙网探测的“冰山一角”,研究进一步揭示了在其他古代空间角落中宇宙网的图像。

正如新的研究指出的那样,构成宇宙网丝状结构的氢的痕迹是如此微弱,以至于与空旷的天空几乎无法区分。那么,研究人员如何设法在黑暗中识别这些特征呢?哈姆登写道,通过将宇宙网中的星系“当作宇宙手电筒”。

研究人员使用欧洲南方天文台超大型望远镜上的一种称为多元光谱探测仪的仪器,放大了位于水瓶座星座中的一个古老的星系团,该星团以其极其庞大和极其古老而著称。来自新生恒星和物质破碎黑洞的光线微弱地照亮了这些星系内部和星系之间盘旋的氢气,使研究人员能够在此处绘制出宇宙网丝的模糊轮廓。

观测结果显示,在数百万光年范围里,有两条平行的高速氢通道连接着星系的各个点,第三股气流像一个宇宙出口匝道一样斜向连接着它们。与宇宙学模型一样,这些气体丝状结构似乎直接为网格上最活跃的恒星形成星系提供能量,将氢直接注入新生太阳和“饥饿”黑洞。

哈姆登写道,这项研究提供了最令人信服的证据,证明宇宙网存在,正如模型所预测的那样。但是,如此微弱而遥远的结构研究存在明显的局限性。首先,几乎不可能分清楚每个氢丝状结构的末端边缘和空白空间开始的位置,这使不同的研究人员能够不同地定义丝状结构的边界,从而可能产生不同的结构图。此外,地基望远镜只能检测到最遥远、最古老的星系团中的丝状结构,这些丝状结构发出的光足以揭示宇宙大爆炸后不久宇宙网是如何出现的。

哈姆登写道,天基紫外望远镜可以为研究宇宙网如何连接更年轻、更微弱的星系打开大门,但是部署这样的仪器将既困难又昂贵。最终,这项新研究并未使地球上的天文学家更接近整宇宙中古老而神秘的世界,但它确实提醒我们,我们与他们的联系可能比我们想象的要紧密。


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