很多人想到宇宙,腦海里浮現(xiàn)的都是太陽(yáng)系或者銀河系,再深入一點(diǎn)就是漆黑的太空背景上點(diǎn)綴的無(wú)數(shù)個(gè)星系。
然而在天文學(xué)家看來(lái),宇宙中除了恒星和星系還有很多其他我們看不見(jiàn)的東西,比如暗物質(zhì),再比如暗能量,它們加起來(lái)占到了宇宙95%,也就是說(shuō)人類目前看到的宇宙,其實(shí)只有宇宙的20分之一。
在星系等物質(zhì)只占宇宙5%的情況下,它們自然就不可能填滿整個(gè)宇宙了,所以我們能看到星系與星系之間數(shù)百萬(wàn)光年的空曠區(qū)域,而在幾十億光年的尺度上,你會(huì)發(fā)現(xiàn)星系們自發(fā)組成了類似大腦神經(jīng)元的纖維結(jié)構(gòu),一條條纖維就是一條條宇宙長(zhǎng)城。
正如大腦內(nèi)部的神經(jīng)元彼此之間也有空隙一樣,宇宙長(zhǎng)城之間也存在大量空洞,這些空洞被認(rèn)為是暗物質(zhì)和暗能量堆積的地方,天文學(xué)家首次意識(shí)到空洞的存在,是在1981年計(jì)算星系遠(yuǎn)離地球的速度時(shí)候,當(dāng)時(shí)他們發(fā)現(xiàn)在距離地球700萬(wàn)光年的地方,有一個(gè)直徑330萬(wàn)光年但內(nèi)部幾乎不存在星系的球狀空間。
后來(lái)它被稱為布特斯空洞,因?yàn)樗坪跷挥诓继厮剐亲,也就是北極附近的犁牛星座,這也是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)空洞。
如果我們以上帝視角光速離開(kāi)地球,那么當(dāng)我們?cè)竭^(guò)太陽(yáng)系和銀河系,越過(guò)本星系群和本星系團(tuán),進(jìn)入到拉尼亞凱亞超新星團(tuán)這樣直徑幾億光年的區(qū)域時(shí),我們會(huì)發(fā)現(xiàn)星系們形成了密集的團(tuán)簇,每個(gè)團(tuán)簇就是一個(gè)類似拉尼亞凱亞超星系團(tuán)的存在。
科學(xué)界目前認(rèn)為,宇宙空洞的種子或者說(shuō)胚胎在宇宙大爆炸不久后就存在了,因?yàn)樵诤阈呛托窍祩兂霈F(xiàn)之前,宇宙中的物質(zhì)分布還比較均勻,所謂的差異還只是這里的物質(zhì)多一百萬(wàn)分之一,那里的物質(zhì)少一百萬(wàn)分之一,但隨著恒星的形成以及宇宙的膨脹,引力開(kāi)始不斷讓恒星組成星系再吸引周圍的星云物質(zhì)。
由此帶來(lái)的后果就是宇宙中的物質(zhì)逐漸都圍繞在了星系附近,而星系們又不足以塞滿整個(gè)宇宙,所以最開(kāi)始的空洞的種子們?cè)谶@個(gè)階段開(kāi)始迅速變大,隨著宇宙網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的初步形成,宇宙空洞們也就形成了。
韋伯望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果表明,宇宙中80%的空間都被宇宙空洞占據(jù)著,但它們內(nèi)部的暗物質(zhì)只有宇宙總質(zhì)量的10%,一般的空洞直徑都在300萬(wàn)光年到3億光年之間,比如直徑2.7億光年的牧夫座空洞就屬于超級(jí)空洞。
此外也有天文學(xué)家認(rèn)為空洞之間也能互相融合,進(jìn)而變成更大的空洞,這是因?yàn)槲覀冇钪嬉恢痹诔馑倥蛎,所以宇宙長(zhǎng)城會(huì)有斷裂的風(fēng)險(xiǎn),一旦斷裂真的發(fā)生,那么原本位于兩側(cè)的空洞就會(huì)融為一體成為新的空洞。
總體來(lái)看
宇宙中的空洞仍是一種神秘的現(xiàn)象,它們的存在挑戰(zhàn)了我們對(duì)宇宙的理解,但它們也為我們提供了理解宇宙的獨(dú)特途徑,通過(guò)研究空洞我們也許能夠解開(kāi)暗能量的謎團(tuán),揭示更多關(guān)于宇宙的秘密。