宇宙中或許有個“老大”
——天文學家發(fā)現(xiàn)一個橫跨18億光年的超級空洞
本報記者 劉園園
歐洲航天局用普朗克望遠鏡拍攝的宇宙冷區(qū)圖
今日視點
宇宙中最大的結構是什么？天文學家的答案可能會出乎你的意料：一個巨大無比的洞。
據(jù)英國《衛(wèi)報》4月21日報道，發(fā)表在英國《皇家天文學會月報》上的最新研究發(fā)現(xiàn)，宇宙中存在一個超級空洞，這是一團橫跨18億光年的球狀物質，其中的星系密度遠遠低于正常區(qū)域。該研究的負責人、夏威夷大學天文學家伊斯特凡·扎普迪稱，這團物質 “可能是人類發(fā)現(xiàn)的最大的結構”。
宇宙超級空洞的“珠峰” 早在2007年，天文學家就發(fā)現(xiàn)一個直徑為10億光年的宇宙超級空洞。與之相比，新發(fā)現(xiàn)的宇宙超級空洞要大得多。
最新研究使用坐落于夏威夷哈雷阿卡拉火山的泛星1號望遠鏡，以及美國國家航空航天局（NASA）的寬視場探測器衛(wèi)星，測量了30億光年以外太空區(qū)域的星系數(shù)量。當然，從宇宙的角度來看，這還是一段相當近的距離。
值得注意的是，宇宙超級空洞并不完全是真空的，它比我們所在的宇宙中的物質少20%?！八皇敲芏瘸投选！痹撗芯康暮献髡咧弧⑿傺览_蘭大學的翁德拉什·科瓦奇說。
這團物質可能聽起來沒什么不尋常，甚至幾乎不像一個單獨存在的物質，但鑒于這種規(guī)模的宇宙超級空洞的分布情況，科學家認為它的發(fā)現(xiàn)是史無前例的。
英國杜倫大學宇宙學家卡洛斯·弗朗克教授把新發(fā)現(xiàn)的宇宙超級空洞比作宇宙空洞中的“珠峰”。他認為，肯定存在一個比其余宇宙超級空洞都大的超級宇宙超級空洞。
“這是目前科學家發(fā)現(xiàn)的最大的宇宙超級空洞?！笨仆咂嬲J為，綜合它的規(guī)模以及空洞性，新發(fā)現(xiàn)的宇宙超級空洞十分罕見，在可觀測的宇宙中，這樣大的超級超級空洞可能屈指可數(shù)。
可解釋宇宙“冷區(qū)” 宇宙超級超級空洞的發(fā)現(xiàn)得益于先前的天文學研究結果：大約一萬個星系正在從太空中消失。扎普迪的科研團隊有意去尋找宇宙超級空洞，因為他們相信，它可以解釋先前研究所發(fā)現(xiàn)的事實——太空的一部分超乎尋常地低溫。
這個所謂的宇宙“冷區(qū)”在10年前被發(fā)現(xiàn)，它為解釋大爆炸后宇宙進化過程的最佳理論模型提供了關鍵支撐。弗朗克說，宇宙冷區(qū)引起了眾多爭議，最關鍵的問題是，它是如何產(chǎn)生的，它是否會挑戰(zhàn)傳統(tǒng)理論。
新發(fā)現(xiàn)的宇宙超級超級空洞就位于宇宙冷區(qū)的中心?？茖W家認為，宇宙超級空洞可以為宇宙冷區(qū)提供部分解釋：這個巨大而空洞的區(qū)域，吸走了從其中穿過的光的能量。因為假設宇宙在加速擴張，光子在穿越一個空洞區(qū)域時會慢下來，溫度也會降下來。
具體原理是光子從空洞區(qū)域中間穿過時，離濃度更高的宇宙區(qū)域更遠，它們會將動能轉化為重力勢能——可以想象它們在爬一座山。如果在一片均勻的宇宙區(qū)域，會出現(xiàn)對稱的情形，也就是說光子下山走出空洞區(qū)域時會重新獲得動能，并以同樣的速度退出空洞區(qū)域。然而，實際上隨著宇宙空間被拉伸，物質的密度越來越低，宇宙空洞也會變得更淺。也就是說，當光子翻過宇宙空洞這座山時，山變得更加平坦了，光子無法重獲在上山時失去的所有動能，也就是無法恢復之前的速度。如此看來，宇宙冷區(qū)的出現(xiàn)與宇宙超級空洞不無關系。
除暗能量外謎團更多 在此之前，觀測宇宙冷區(qū)的天文學家確認在那片太空區(qū)域的更遠處并不存在宇宙超級空洞，但是后來，更近的太空區(qū)域一直沒有得到研究。最新研究則發(fā)現(xiàn)，更近處確實存在一個宇宙空洞，而且是超級空洞。
盡管如此，這一發(fā)現(xiàn)非但沒有完全破解已有的疑團，反而讓科學家更為困惑。弗朗克認為，宇宙超級空洞只能部分解釋宇宙冷區(qū)的溫度下降問題，無法為宇宙冷區(qū)提供全部答案，這是科學家依舊困惑的地方。
英國倫敦帝國學院的宇宙學家羅伯托·特羅塔博士說：“它只是讓之前對宇宙冷區(qū)的解釋更近了一步，但是現(xiàn)在我們不得不弄明白，宇宙超級空洞本身是如何形成的。它的確太罕見了?！?br> 宇宙超級空洞從側面證明了“奇異物理學”的存在：總是存在科學家也搞不明白的奇異現(xiàn)象。不過，它的發(fā)現(xiàn)還有另外一層意義。宇宙冷區(qū)與宇宙超級空洞的觀測結果互相吻合，這符合宇宙正在加速擴張的理論——科學家把這種現(xiàn)象歸因于暗能量。弗朗克說：“如果有人質疑暗能量存在的話，宇宙超級空洞可以作為暗能量存在的獨立證據(jù)?！?
