太空發現巨大空洞跨度5億光年星系

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美國加州大學的天文學家最近發現宇宙一片星系匱乏的巨大空洞區域，跨度達到5億光年，有望為揭開首批星系如何點亮宇宙的提供線索。他們還認為，大約125億年前，宇宙中最不透明的地方所包含的物質相對較少。

早期不透明的黑暗宇宙,天文學家早就知道，宇宙充滿暗物質和氣體組成的網狀網路。這張「宇宙網」構成了宇宙里的大部分物質，而像銀河系的星系僅僅佔到一小部分。而如今我們所在的宇宙中，星系之間的氣體，即所謂的「星系際氣體」，在高能的紫外線輻射下保持電離狀態，因而幾乎完全透明。

不過，天文學家後來發現，125多億年前，也就是宇宙大爆炸約10億年後，深空中的氣體一度非常不透明，掩蓋了遙遠星系發出的大部分星光，即使紫外線也無法穿透。更為令人不解的是，不同區域的不透明程度差異很大。

就在幾年前，美國加州大學河畔分校天文學家喬治·貝克爾（George Becker）領導的團隊發現，這些不透明度的差異相當巨大，無論星系際氣體本身的數量或是它們經受的輻射，每個區域都各不相同。貝克爾解釋說：「我們現在所處的宇宙相當的均勻。朝任何方向看，星系的數量大體相同，星系間的氣體也是如此。但在早期的宇宙，深空中的這些氣體在不同區域的數量差異很大。」

宇宙大爆炸示意圖

為了弄清這一問題，天文學家動用了位於夏威夷的昴星團望遠鏡，世界上最大的望遠鏡之一。他們在一片極為廣袤的太空區域，尋找年輕恆星組成的星系。這片區域橫跨5億光年的範圍，天文學家過去就知道那裡的星系際氣體極度不透明。

對「宇宙網」而言，不透明度越高說明氣體越多，由此能產生更多的星系。但貝克爾團隊的發現截然相反，他們所搜尋的區域包含的星係數量遠遠低於平均值，意味該區域透明度極低，星光無法穿透。這是因為來自星系的紫外線可以讓深空中的氣體電離保持透明，如果星系匱乏，這些氣體則顯得混沌不堪。

貝克爾解釋說：「保持這些深空氣體透明的紫外線通常來自極為遙遠的星系，與其附近的星係數量關係不大，對於宇宙演化的大多數歷程都是如此。」研究論文主執筆人、加州大學河濱分校天文學家喬治·貝克表示：「從某種程度上說，這是我們在宇宙內發現的最不尋常的區域。」

橙色區域為星系，深藍色為「虛空」

正常情況下，每立方米地球空氣擁有大約25乘1000的8次方個分子，足以填滿我們的肺，讓我們保持正常的身體機能。如果處在星系之間的太空，情況則完全不一樣，平均5立方米才有大約1個原子。

宇宙浩瀚無邊，在窺探銀河系深處時，天文學家仍能探測到極少量氣體。這是因為當恆星和星系的光線穿過宇宙內的氣體，特定波長的光線會被物質吸收，哪怕物質只是零星分布。在地球上，科學家能夠探測到相關信號。

仙女座星系

現在，星系間氣體非常均勻地分布在擁有137億歷史的宇宙。光線穿過時往往受到阻隔同時以統一且具有可預測性的方式射出。不過，這種情況並非貫穿宇宙的整個演變史。在宇宙只有10億歲時，星系間氣體的不透明度超過現在並且因地而異，而不是均勻分布。進一步了解這種變化有助於科學家窺探早期宇宙的秘密。為此，天文學家將目光投向宇宙的「虛空」。

根據《天體物理學雜誌》刊登的一篇研究論文，科學家在宇宙內發現一個巨大虛空，寬度達到5億光年，星係數量遠低於相關理論想定。研究論文主執筆人、加州大學河濱分校天文學家喬治·貝克表示：「從某種程度上說，這是我們在宇宙內發現的最不尋常的區域。」

夏威夷莫納克亞山的昴星團望遠鏡

藉助夏威夷莫納克亞山上的一架高性能望遠鏡，貝克和同事對一片廣闊的夜空區域進行觀測，搜尋年輕星系。通常情況下，一片暗淡且不透明的太空區域充斥著氣體和星系，但他們並未發現大量星系。雖然氣體的濃度較高，達到每立方米60個原子，但並非氣體遮擋了天文學家的視線。貝克等人觀測的氣體，特定波長的紫外線無法逾越，但可見星光等波長的光線能夠穿過。

大爆炸後宇宙迅速膨脹，溫度隨之降低

如果這片巨大虛空存在大量星系，貝克能夠探測到它們的存在。雖然他們發現了一些星系，但數量不足以解釋如此高的不透明度。貝克認為這片區域可能經歷了宇宙演變史上的一個特殊時期。大爆炸後，炙熱物質向外飛射。隨著時間的推移，包括氫（新形成的元素之一）在內的一切物質趨於冷卻。

氫氣一直保持中性，並不帶電，直至星系開始形成。此時，由於正在形成中的星系與氫氣之間發生交互，某些氫氣再次帶電，即再度離子化。離子化氫氣幾乎完全透明，中性氫氣則擁有較高的不透明度，導致某些波長的紫外線無法穿過。

大質量星系團的模擬圖

來源：UFO之家

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