另一個宇宙入侵的產物？巨型神秘結構頻繁出現，天文學家：「它違背了宇宙學原理！」

繪圖：Doaly

根據宇宙學原理，儘管宇宙中存在大量星系、星系團等結構，但在10億光年的大尺度上，宇宙應該是均一的。然而，陸續湧現的天文學觀測卻向其提出了挑戰。如果宇宙學原理是對的，那麼一個驚悚的候選理論是：在更高維度的空間里，另一個宇宙與我們的宇宙相遇，產生了這些橫亘幾十億光年的神秘物體。

撰文 | Colin Stuart

翻譯 | 劉博堯

審校 | 吳非

在星羅密布的星系團間，一個直徑20億光年的巨型空洞；

由巨大的類星體構成，橫亘40億光年的弦；

由高能的伽馬射線暴構成，佔據可觀測宇宙6%的巨大的環……

隨著我們對宇宙的觀測變得更加清楚，天文學家發現了一系列巨大的結構，它們比我們以前所知的任何天體都要大。關於這些結構的問題只有一個：它們原本都不應存在。

巨型結構挑戰宇宙學原理？

地球在宇宙中的位置並不特殊。這一觀點經哥白尼提出後，已經成了天文學家的基本共識。此後，天文學家該原理的適用範圍延伸至整個宇宙：宇宙中沒有任何特殊的位置，這也被稱作宇宙學原理。在恆星系統、星系和星系團層面上或許有一些不均勻的地方，但是在更大的尺度上，宇宙應該是均一的。宇宙中不應該有星系構成的巨大的牆，不應該有空蕩蕩的地方，也不應該出現巨大的結構。

因此，最近湧現出的發現搞得天文學家們有點緊張。但是解決方法也同樣充滿爭議。有研究者宣稱這些巨大的結構是另一個維度的投影。如果他是對的，我們將能夠首次證實，在我們的宇宙之外還有另一個宇宙存在。而且由於這些巨大的結構並不是我們宇宙中的實體，宇宙學原理也依然成立。

宇宙中存在特殊區域的想法是為現代宇宙學所不容的。英國朴茨茅斯大學宇宙學家Seshadri Nadathur說：「自文藝復興以來，我們所有的工作都是反對這一想法的。」這一觀點也使得用廣義相對論來解釋宇宙演化的任務變得更加複雜。「愛因斯坦方程在宇宙均一的前提下好解多了。」Nadathur說。但至少目前，宇宙學原理還僅僅是一種猜想。沒有任何證據表明這是對的，而已有的證據似乎越來越多地反對這一觀點。

就拿那個20億光年寬的巨型空洞來說，它的發現者之一，西班牙巴塞羅那高能物理研究所的András Kovács說：「那部分宇宙的星係數目比平均值要少10000個。」根據最新的數據，天文學家相信宇宙學原理在大約十億光年的尺度下一定是對的。在這一尺度下，任意給定區域的物質多少都是相近的。這個巨洞的寬度幾乎超過這一界限一倍，看起來十分顯眼。Kovács團隊稱這個洞為超巨洞，並相信這個洞有可能解釋宇宙微波背景輻射中巨大的冷斑，一個困擾天文學家十幾年的問題。

超巨洞還不算是最大的問題。2012年，英國中央蘭開夏大學的Roger Clowes團隊宣布發現了一個40億光年長的巨大線狀結構，比超巨洞還要大一倍多。「我們當時想『這是什麼？』很明顯那是非常不尋常的東西。」Clowes說。這一次並不是空間中有一個空洞，而是有的位置異常擁擠。這一結構被稱作巨型超大類星體群，包含73個類星體（類星體是指非常遙遠，極度明亮的活動星系核）。天文學家在20世紀80年代早期就知道類星體總是聚在一起，但是尺度如此巨大的類星體群還前所未有。

圖中的黑色圓圈為觀測到的巨型超大類星體群。

2015年，匈牙利的天文學研究團隊發現了一個巨大的伽馬射線暴（GRB）群，伽馬射線暴即為由遙遠星系發出，能量極高、壽命短暫的能量爆發。發射GRB的星系看起來組成了一個直徑達56億光年的圓環，佔據了6%的可觀測宇宙。「我們真的沒有預料到會發現這麼大的結構，」來自匈牙利康科利天文台，領導這項研究的Lajos Balázs說。這個尺度比宇宙學原理預言的宇宙應該呈現均一結構的尺度還要大五倍。

宇宙學原理在我們對於宇宙的理解中佔據了非常基本的位置，所以這樣明顯的反例讓天文學家和宇宙學家都很不舒服，甚至這些現象的發現者也不例外。談到構成GRB大環的強烈閃光時，有人認為其周圍可能存在其他星系，這些星系的光因為沒有GRB而顯得沒那麼亮。這就像一間黑屋子中均勻分布著電燈泡，而如果只有一部分是亮的，你就有可能對燈泡的分布得出錯誤的結論。「這個大環並不一定違反了宇宙學原理。」 Balázs說。

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