在整個宇宙中,我們在哪裡?太陽系及銀河系又扮演著什麼樣的角色嗎?一位資深宇宙學家30多年的研究成果可以給我們最直觀明確的答案,他呈現給我們一幅堪稱驚豔的宇宙藍圖。
位於檀香山的夏威夷大學天文研究所,布倫特塔利一直在精心繪製宇宙的大規模結構檢視。今年7月,經過30多年的努力,他和他的合作者釋出了他們的最新成果,這是有史以來最完整的太空景觀。
在這個被塔利稱為“宇宙流”的生動的三維地圖中,宇宙呈現出令人吃驚的新面貌。你不會找到我們的太陽系或任何熟悉的恆星。你甚至找不到我們的家園所在的銀河星系。星系的規模如此之大,以至於整個星系都縮成小點,融合在一起,消失在更大的畫面中,就像電腦螢幕上的畫素一樣。
最終所出現的,是一張宇宙總體規劃的藍圖,它跨越了近10億光年,包含了自宇宙大爆炸以來發生在我們這部分宇宙中的所有事情的物理記錄。儘管總體規劃錯綜複雜,但它只有四個基本要素。你可以把宇宙分解成星系團、絲狀物、薄片和空洞,星系團、絲狀物和片狀物是星系共同存在的密集區域。這些名字形象的展現了它們的形狀: 打結一樣的星系團,像弦一樣的細絲以及像薄餅一樣的片狀物。
空洞是這些結構之間相對空曠的地方。空間中所缺失的,是由空間中的空洞構成的,它們佔宇宙體積的大部分。空洞也強烈地影響著周圍星系的運動,所以這些地圖不僅顯示了宇宙中物質存在的位置,還顯示了物質如何以及在哪裡運動。
如這張地圖所示,在重力的作用下,星系傾向於向密集的星系團移動。巴黎薩克萊大學的丹尼爾•波馬瑞德是塔利團隊的製圖大師,他將這一過程比作河流流入海洋盆地。透過繪製數千個星系的這些運動,研究人員成功地發現了跨越數億光年的暗流。透過建立星系流線的三維視覺化,我們可以看到它們聚集在不同的“盆地”上。
這些或許有點難以理解,但我們可以逐步分解,先從我們所在的位置看起,在宇宙流圖的中心的一個看不見的小點就是地球所在的銀河系,這是一個旋轉的螺旋星系,跨度10萬光年,質量為1萬億顆太陽。
下一個是本地星系群,由大約50個星系組成,其中包括另一個大螺旋星系仙女座星系。整個星系大約有300萬光年跨度。在這個星系內的所有東西都在坍塌,科學家預計仙女座註定在大約40億年後與我們的銀河系相撞。
在這個本地星系群的周圍,還有一些小星系團,它們的跨度約為3000萬光年。總的來說,它們位於一個被稱為本地薄片的扁平結構中。再往遠拉,本地薄片就變成了更大的本地空洞壁上的一小塊。在本地薄片內,我們也被拉向更大的星系群。
最近的引力盆地是處女座星系團,距離我們大約5000萬光年。除此之外,還有大約2億光年之外的8個星系團。天文學家稱它為“大引子”,因為它對我們有強大的吸引力。這個巨大的吸引子,反過來,是一個更大的超星系團的中心,塔利和他的同事把這個超星系團稱為“巨大的天堂”。五年前,他們在繪製地圖的過程中發現了它。
拉尼亞克超星系團包括大約10萬個星系,跨度5億光年。這是迄今為止所見過的最大的結構:銀河系海洋盆地,所有星系的河流都匯入其中。
研究人員製作的漂亮圖片和影片不僅僅是為了展示,他們把抽象的數字變成直觀的,動態的地圖。它對於拉尼亞克的發現至關重要,對於認識到銀河系是由從區域性空洞中挖掘出來的物質組成的也至關重要。現在這些視覺化影象對我們對宇宙的基本理解進行了測試。
天文學家已經建立了宇宙自137億年前大爆炸以來應該如何演化的理論模型。然後他們透過超級計算機模擬來執行這些模型,這些模擬可以精確預測今天的星系團、薄片和細絲應該是什麼樣子。
透過宇宙流檢視,現在可以將模型與現實進行比較,看看它們是否符合標準。到目前為止,這些流動看起來與預期一致。這樣的結果甚至讓研究人員有點意外,也十分喜悅。