宇宙中有一个洞吗?

作者:雅各布·西尔弗曼

这张图片描绘了宇宙微波背景辐射的传播,从大爆炸后的宇宙开始(左),通过宇宙中的许多星系、星团和空洞(中),并以最近的CMB地图结束。在巨大的空洞中,WMAP卫星(左上)在VLA射电望远镜的作用下探测到一个冷点(左下)看到的星系更少。"width=
这张图片描绘了宇宙微波背景辐射的传播,从大爆炸后的宇宙开始(左),通过宇宙中的许多星系、星团和空洞(中),并以最近的CMB地图结束。在巨大的空洞中,WMAP卫星(左上)在VLA射电望远镜的作用下探测到一个冷点(左下)看到的星系更少。
比尔·萨克斯顿,NRAO/AUI/NSF,美国宇航局

2007年8月,明尼苏达大学的科学家在《天体物理学杂志》上发表了一项惊人的发现。他们宣称,宇宙中有一个洞——这个洞比科学家们所见过或预期的任何东西都要大得多。这个“洞”跨度近10亿光年,距离地球60到100亿光年世界,在厄里达努斯星座[来源:每日科技](作为参考,一光年的长度约为6万亿英里。)

太空尘埃图像库

是什么让这片广阔的宇宙区域变成了一个洞?这个区域几乎没有宇宙物质的迹象,这意味着没有星星,行星,太阳系或宇宙尘埃云。研究人员甚至找不到暗物质它是看不见的,但可以通过它的引力来测量。也没有任何迹象表明黑洞这可能已经吞噬了该地区一度存在的问题。

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这个洞最初是由一个美国国家航空航天局研究大爆炸辐射扩散的项目,科学家们认为大爆炸产生了我们的宇宙。然后利用从超大阵列(VLA)收集的信息对该项目进行了进一步研究望远镜,用于NRAO VLA天空测量项目,以研究可见天空的大部分。

一位研究人员称这一发现“不正常”,这与计算机模拟和过去的研究相反[来源:雅虎新闻].其他这样的洞,也被称为空隙,但这个发现是迄今为止最大的。其他空洞的大小大约是这个空洞的千分之一,而科学家们曾经观测到一个距离地球200万光年的空洞——从宇宙的角度来看,这几乎是一条街[来源:CNN.com]。

天文学家布伦特·塔利(Brent Tully)对美联社(Associated Press)说,银河系空洞的形成很可能是因为高质量的空间区域将物质从质量较小的区域拉出来[来源:CNN.com]。在数十亿年的时间里,一个区域的大部分质量都会损失给一个巨大的邻居。对于这个巨大的空洞,进一步的研究可能会揭示出该区域的一些物质,但它仍然远远小于在空间“正常”部分发现的物质。

早些时候,我们说这个空洞是通过美国宇航局的一个研究大爆炸辐射的项目首次发现的。在下一页,我们将更仔细地看一下这个项目,以及科学家如何能够追溯到宇宙的历史——几乎是宇宙的起源——以便做出像这样的发现。

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暗能量与绘制宇宙地图

这两幅图像描绘了银河系空洞及其周围区域的温度变化。左边的图像是由美国宇航局的一颗卫星拍摄的,而右边的图像是由NRAO甚大阵列巡天中使用的射电望远镜拍摄的。"width=
这两幅图像描绘了银河系空洞及其周围区域的温度变化。左边的图像是由美国宇航局的一颗卫星拍摄的,而右边的图像是由NRAO甚大阵列巡天中使用的射电望远镜拍摄的。
图片由Rudnick等人提供。,NRAO/AUI/NSF,美国宇航局

2001年6月30日,美国宇航局发射了威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)人造卫星从那以后,它就被用来绘制地图宇宙微波背景(CMB)辐射。CMB辐射有几十亿年的历史,是大爆炸的副产品,科学家检测到它的形式是无线电广播波。CMB辐射可以让我们深入了解宇宙的早期历史,展示宇宙几十万年前的样子。通过检测CMB辐射的传播,科学家们可以发现宇宙自大爆炸以来是如何发展的,以及它将如何继续发展——甚至结束。

直到银河系空洞被明尼苏达大学的研究者进一步研究,才被称为“WMAP冷点”,因为美国国家航空航天局科学家们测量了该地区比周围地区更冷的温度。温差只达到了百万分之一度,但这足以表明这片空间有很大的不同。

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为了理解为什么星系的空洞会变得更冷,很重要的一点是要考虑暗能量。喜欢暗物质在已知的宇宙中,暗能量普遍存在。但在缺乏暗能量的区域,光子(起源于大爆炸)在物体接近时接收到能量。当它们离开时,这些物体的重力会把能量拿回来。结果是没有净能量变化。

暗能量存在的一个领域的工作原理不同。当光子穿过包含暗能量的空间时,暗能量给光子能量。因此,有大量光子和暗能量的区域在扫描时显示出更高的能量和更高的温度。如果光子穿过一个缺乏暗能量的星系虚空,它们就会失去一些能量。这些区域又会释放出较冷的辐射。在像WMAP冷点这样的巨大空洞中,几乎没有物质或暗能量的存在,会导致辐射温度的显著下降。

暗物质和暗能量对科学家来说仍然是相当神秘的。许多科学研究正在进行,以检查这些物质及其在各种宇宙过程中的作用。暗能量可能比暗物质更不为人所知,但科学家们确实知道,暗能量在加速宇宙增长方面发挥着重要作用,尤其是在近代宇宙学史上。我们还知道,光子穿过暗能量时,会产生产生不同温度的能量变化,这在CMB图中有所体现。研究这些温度波动可以让科学家了解宇宙是如何增长和发展的。考虑到暗能量是宇宙中最常见的能量类型,它应该在未来几年的宇宙学研究中继续占据突出的地位。

更多关于空洞,暗能量和相关主题的信息,请查看下一页的链接。

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来源

  • “天文学家发现了一个什么都没有的洞。”美联社.CNN.com.2007年8月24日。http://www.cnn.com/2007/TECH/space/08/24/universe.hole.ap/index.html
  • “天文学家在宇宙中发现了一个巨大的洞。”2007年8月23日。http://www.physorg.com/news107109720.html
  • “在宇宙中发现了一个巨大的‘洞’。”世界科学。2007年8月23日。http://www.world-science.net/othernews/070823_void.htm
  • “威尔金森微波各向异性探测器”,美国宇航局。http://map.gsfc.nasa.gov/
  • 亚设,迈克尔。《宇宙中发现的大洞》科技日报,2007年8月25日。http://www.dailytech.com/Gaping+Hole+Found+in+Universe/article8598.htm
  • 阿特金斯,威廉。iTWire说:“在波江星座里,太空的空虚是真正的空虚。”2007年8月26日。http://www.itwire.com/content/view/14158/1066/
  • 布瑞特,罗伯特·罗伊。“宇宙中发现了巨大的洞。”SPACE.com。雅虎新闻。2007年8月24日。http://news.yahoo.com/s/space/20070824/sc_space/hugeholefoundintheuniverse

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