夜晚璀璨的星空,其實是宇宙的一種假象,因為哈勃望遠鏡和韋伯望遠鏡的巡天結(jié)果都表明:我們的宇宙是非?諘绲摹
確切來說,由于普通物質(zhì)只占了宇宙質(zhì)能總量的5%,所以我們看到的一切星系和恒星,都只是真實宇宙的點綴而已,在宇宙中真正占據(jù)主流是無盡的虛空,或者說宇宙空洞,所以真實的宇宙在天文學(xué)家眼中就是一包薯片,看起來滿滿當(dāng)當(dāng),其實里面大部分都是空的。
根據(jù)哈勃和韋伯拍攝到的宇宙深空場,天文學(xué)家預(yù)計在直徑930億光年的可觀測宇宙內(nèi)至少有2萬億個星系,在照片里它們基本都遵循各向同性原理,即無論朝哪個方向長曝光,最后看到的星系的數(shù)量都差不多。
然而如果把范圍擴大到百億光年,從宇宙微波背景輻射圖上看的話,一切就都不一樣了,因為星系們在百億光年的尺度上已經(jīng)不足以布滿整個宇宙了,它們會成團的聚集在一起,然后彼此之間延伸出星系構(gòu)成的細絲,這種結(jié)構(gòu)被稱為宇宙長城,長度往往在百億光年左右,超新星團則是宇宙長城之間的節(jié)點。
當(dāng)大量超星系團節(jié)點和宇宙長城互相連接的時候,宇宙中的星系們就成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),其中的虛空就是宇宙空洞,或者說超級空洞。
現(xiàn)有的宇宙學(xué)理論認為,宇宙空洞是在引力作用下自發(fā)形成的,因為星系們不足以占據(jù)全部的宇宙空間,剩下的大部分只好由暗物質(zhì)和暗能量填滿,同時由于這兩者不與其他物質(zhì)發(fā)生作用,所以就只能以空洞的形式存在了。
很多人對空洞的空曠沒什么感覺
舉例來說,地球上的空氣中,每立方厘米范圍內(nèi)有10的19次方個原子,太空中的物質(zhì)密度是每立方厘米幾個原子,而空洞的物質(zhì)密度只有太空的十分之一,屬于太空范圍內(nèi)真正的空曠地帶,在空洞范圍往往動輒就幾百萬光年數(shù)億光年的情況下,天文學(xué)家認為如果銀河系位于空洞內(nèi)部的話,人類直到今天也不會發(fā)現(xiàn)其他星系。
1981年被天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的牧夫座空洞,是一個直徑3.3億光年的虛空區(qū)域,它內(nèi)部雖然也有星系,但分布密度要比空洞外稀疏上百倍,因此這種空洞在宇宙微波背景輻射圖上,會呈現(xiàn)藍色斑點結(jié)構(gòu),這是因為那里星系少所以輻射少,星系多的地方就是紅色斑點了。
目前宇宙中最大的冷斑,位于微波背景輻射圖上右下角,它被稱為CMB,或者說是法爾南德斯超級空洞,它的直徑達到了驚人的13億光年,即便是放在整個可觀測宇宙里,這也是相當(dāng)大的一個范圍了,因此不少天文學(xué)家都認為,CMB內(nèi)存在大量暗物質(zhì)和暗能量,是生命的禁地。
總體來看
宇宙中的空洞就像是無邊的海洋,而星系們更像是海中的島嶼,生命和文明就在這些星系島上誕生和發(fā)展,但如果仔細想想,空洞們的存在似乎就是為了隔開各個星系,也許這就是費米悖論的答案之一。