巨大的宇宙空洞像肥皂泡一样合并

宇宙暗物质丝状结构和星系之间的空隙远非静态

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天文学家发现,宇宙中广阔的近乎空旷的空间正在增长和收缩,就像肥皂泡在肥皂水中合并和分离一样。

宇宙空洞,有些大到50兆秒差距(1.63亿光年),是构成宇宙骨架——宇宙网的暗物质和星系蜘蛛网状结构中的孔洞。但大多数天文学家曾认为,这些近乎空旷的球状体平均而言相对于整个宇宙是静态的。因为它们彼此之间几乎没有引力,所以它们会随着宇宙的膨胀而被简单地拖动。

事实上,根据阿根廷科尔多瓦国立大学的天文学家迭戈·兰巴斯和他的同事的说法,较小的空洞通常会被挤压在一起,而较大的空洞则通常会后退并变得更大。“我们非常惊讶地发现如此大规模、连贯的运动,”他说。


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肥皂泡网
兰巴斯和他的同事将宇宙网的模拟与他们从斯隆数字巡天(一项大型地面天文巡天)汇编的数据中识别出的 245 个宇宙空洞进行了比较。该团队发现,空洞的运动速度比与宇宙膨胀相关的运动速度快 300-400 公里/秒。

他们于 10 月 2 日在 arXiv 预印本服务器上发布了他们的发现;这项工作将在即将出版的《皇家天文学会月刊快报》上发表。

马里兰州巴尔的摩市约翰·霍普金斯大学的天文学家马克·内林克说,除了确定空洞在移动之外,这项研究还确定了运动的原因。

他指出,正在相互靠近的较小空洞之所以这样做,是因为它们嵌入在宇宙网密度高于平均水平的部分中。引力会导致这些区域最终合并和收缩。较大的空洞往往位于宇宙网密度较低的区域内,并被相邻区域的引力拉开。

直接来自天空
荷兰格罗宁根大学的另一位研究空洞的天文学家瑞恩·范·德·韦加特表示,他只在模拟中看到过这种运动。“兰巴斯和他的团队能够在斯隆数字巡天的观测现实中找到相同的效应,这真是太棒了,”他说。

兰巴斯说,未来更精确地测量更大规模空洞群速度的天文巡天可以用来检验宇宙结构演化的模型。他解释说,宇宙中的大规模结构不仅通过合并星系、气体和暗物质而增长,还通过合并空洞而增长。

范·德·韦加特说,尽管天文学家传统上使用星系和暗物质丝状结构来研究宇宙的演化,但宇宙空洞提供了一个关键优势。因为它们包含的物质非常少,所以它们的物理性质相对简单,并且由暗能量主导——暗能量是 加速宇宙膨胀速度的神秘实体。暗能量是提供恒定的宇宙推动力还是随时间变化,可能会被编码在诸如空洞速度之类的属性中。

范·德·韦加特说,这项新工作进一步证明,“空洞是非常有趣的物体,它们包含关于全球宇宙学以及星系形成过程的重要信息”。

本文经许可转载,并于2015年10月15日首次发表

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