我們的宇宙誕生于大約138億年前，通過一種被稱為“大爆炸”的過程產(chǎn)生。這個理論已經(jīng)得到科學(xué)界的普遍認(rèn)可，但許多不同科學(xué)的人仍然心存質(zhì)疑。最近，天文學(xué)家又找到了一個證據(jù)，在距離銀河系不遠(yuǎn)的地方，他們發(fā)現(xiàn)了宇宙大爆炸的一處遺跡。
這個宇宙大爆炸遺跡，是一個巨大的星系團(tuán)。星系團(tuán)在宇宙中并不罕見，但這個星系團(tuán)尤為特殊，其中的星系在一個巨大的氣泡狀結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)出特殊的排列規(guī)律，很符合一種名叫重子聲學(xué)振蕩（BAO）的規(guī)律，而后者正是宇宙大爆炸留下的遠(yuǎn)古聲波“化石”。
領(lǐng)導(dǎo)這項研究的是夏威夷大學(xué)的天文學(xué)家Brent Tully，他們將這個星系團(tuán)命名為Ho'oleilana。這個名字來自夏威夷語，其來源就是講述宇宙結(jié)構(gòu)形成的吟誦詩歌 "Kumulipo"，可以說是一個非常貼切的名字。
研究人員觀測后發(fā)現(xiàn)，Ho'oleilana的直徑達(dá)到了10億光年，尺寸驚人。相比之下，在網(wǎng)絡(luò)上非常著名的拉尼亞凱亞超星系團(tuán)（銀河系就位于其中）的直徑也只有5.2億光年。值得一提的是，拉尼亞凱亞超星系團(tuán)也是這個研究小組發(fā)現(xiàn)的。
據(jù)介紹，研究人員并不是為了發(fā)現(xiàn)這個結(jié)構(gòu)而去觀測的，他們本來是為了繪制一份名為 "宇宙流-4 "的星表，在這個過程中需要利用八種不同的方法測量了天空中特定區(qū)域內(nèi)55877個星系的距離，繪制了迄今為止最精確的地圖。
在這個過程中，研究人員就要觀測大量的星系，測量它們的距離，從而了解它們的分布情況。就在這個過程中，他們意外發(fā)現(xiàn)了大量星系似乎聚集成了一個更巨大的宇宙結(jié)構(gòu)，也就是Ho'oleilana。
研究人員回顧以往的研究成果，發(fā)現(xiàn)早在2016年時，著名的斯隆數(shù)字巡天項目就曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過Ho'oleilana存在的蛛絲馬跡，但當(dāng)時人們還沒有把它和BAO聯(lián)系在一起。直到這一次他們對這里進(jìn)行了系統(tǒng)地研究和分析，才揭開了它的廬山真面目。
像Ho'oleilana這樣的重子聲學(xué)振蕩是宇宙中最巨大的結(jié)構(gòu)，通常包含許多個超星系團(tuán)，而每個超星系團(tuán)又包含差不多10個星系團(tuán)，跨幅2億光年左右。星系這個結(jié)構(gòu)在人類眼中已經(jīng)極其巨大了，而BAO中包含了如此眾多的星系，可見其尺寸確實無與倫比。
別看這個Ho'oleilana是新發(fā)現(xiàn)的宇宙結(jié)構(gòu)，但它內(nèi)部的很多天體都是天文愛好者耳熟能詳?shù)?mdash;—
牧夫座空洞：這是人類已知的最巨大的空洞之一，距離我們大約7億光年，直徑達(dá)到了2.5億光年。這里的星系密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于宇宙平均水平，平均每1000萬光年的距離下才有一個星系。相比之下，銀河系所在的本星系團(tuán)直徑僅1000萬光年，就有50個星系。
CfA2長城：是一個由星系構(gòu)成的大尺度纖維狀體，其長度達(dá)到了5億光年，寬3億光年，厚1500萬光年，是人類已知的宇宙最大的結(jié)構(gòu)之一。
斯隆長城：和前者是類似的結(jié)構(gòu)，并且二者都位于Ho'oleilana邊緣，構(gòu)成了其外殼的一部分。斯隆長城的尺寸更加巨大，長達(dá)13.7億光年！
Ho'oleilana看起來是一個巨大的環(huán)形結(jié)構(gòu)，但這只是因為我們的視角無法看到其立體結(jié)構(gòu)，研究人員指出，其實它是一個球狀的外形。在這個球狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，星系的密度相對更大，結(jié)構(gòu)中心尤甚，這正是重子聲學(xué)振蕩的特點之一。
那么，所謂的重子聲學(xué)振蕩究竟是怎樣產(chǎn)生的呢？它和宇宙大爆炸之間又有什么關(guān)系呢？
我們知道，宇宙在剛剛誕生的時候，由于物質(zhì)極度密集，溫度也極高。在這樣的溫度下，甚至連原子都無法穩(wěn)定存在，整個宇宙中充斥著等離子體，其表現(xiàn)就像是流體一樣。在宇宙局部，引力產(chǎn)生的向內(nèi)的拉力和輻射形成的向外的壓力之間相互拉鋸，形成了球狀的聲波，向外傳播。
一直到了宇宙大爆炸的38萬年后，宇宙的溫度下降到3000℃左右，原子終于能夠穩(wěn)定存在，“等離子體宇宙”終于退出了歷史舞臺。就在這個時候，聲波向外振蕩的現(xiàn)象也停止了，其形成的巨大漣漪尺寸就取決于聲波在等離子體中的傳播速度。根據(jù)天文學(xué)家的計算，這種漣漪的直徑應(yīng)該是大約4.9億光年（150百萬秒差距）。
BAO不僅能夠幫助人類了解宇宙的歷史，而且還是精確的天體距離測量工具。由于其尺寸是人類已知的，只要通過其視覺效果的大小，就能推測出它和地球之間的距離。有了這個距離，天文學(xué)家可以進(jìn)一步推測宇宙的膨脹速度。
然而，根據(jù)研究人員的觀測，Ho'oleilana的直徑達(dá)到了驚人的10億光年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了此前的預(yù)期。如果它是按照天文學(xué)家現(xiàn)有理論形成和演化的，那么這意味著它比我們想象中要更靠近地球，大約只有8.2億光年。在宇宙學(xué)尺度下，這個距離確實算是比較小的了，天文學(xué)家已經(jīng)在宇宙中發(fā)現(xiàn)過許多BAO了，但像Ho'oleilana這么近的還是頭一個。
如此近的距離不僅有利于天文學(xué)家進(jìn)行更精確的觀測，同時也暗示著宇宙膨脹的速度比想象中更高。
研究人員介紹：由于Ho'oleilana比理論上的BAO更加巨大，導(dǎo)致他們不得不重新計算宇宙的膨脹速度。在此之前，天文學(xué)家通過其他方式計算后得到的數(shù)據(jù)是67~74公里/百萬秒差距。但利用Ho'oleilana計算的結(jié)果表明宇宙的膨脹速度是76.9公里/百萬秒差距，這同樣超出了此前的數(shù)值范圍，令科學(xué)家們困惑不已。
相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在《天體物理學(xué)報》上，研究人員還將繼續(xù)觀測和分析，或許能夠找到更多關(guān)于宇宙誕生的秘密。
