大自然厭惡a 俗話說虛無,但沒有人告訴宇宙。太空中充滿了宇宙空隙——大片區域大多沒有物質,這些區域在構成宇宙網的緻密物質線之間打開。

這些空洞絕非空無一物的死水,幾乎沒有什麼可研究的,它們可能會解決一些最持久的宇宙謎團,例如引力的行為、暗能量的本質,以及所謂的哈伯張力,這是多年來讓天文學家頭疼的宇宙膨脹率的觀測差異。

法國國家科學研究中心馬賽粒子物理中心(CPPM)的宇宙學研究教授愛麗絲·皮薩尼(Alice Pisani)說:「有了差距,我們就有能力解決大多數有趣的宇宙學難題。」他補充說,由於物質幹擾較少,因此研究人員可以觀察到「高信噪比」。

新望遠鏡和先進模擬的出現極大地推動了這一領域的發展,激勵了世界各地越來越多的科學家專門研究空洞,作為獨特的宇宙學實驗室。一些專家認為,我們甚至可能生活在一個巨大的真空中,這種位置可能會以某種方式改變我們對宇宙的看法。

對於由稀疏定義的地方,空隙變得宇宙學上沉重,在那裡可以異常清晰地觀察到物理定律。

「從宇宙學的角度來看,這是一個非常激動人心的時刻,」皮薩尼說。

什麼是宇宙空洞?

大爆炸之後,宇宙是亞原子粒子的均勻湯。但數百萬年來,隨著物質冷卻凝固成原子,宇宙結構的模糊輪廓開始顯現。

數十億年來,網路在引力作用下將氣體雲、星系團和其他宇宙物體拉向它的鷹架。隨著越來越多的物質被吸入網中,線之間的空間變寬,形成空隙。

星系團之間可能會出現小的“子間隙”,它們的寬度可能只有 10 或 2000 萬光年。但差距可能會變得更大。大得多。牧夫座虛空,也被稱為“大空虛”,橫跨超過 3 億光年。

稱它們為宇宙空洞可能會“產生誤導”,皮薩尼說,“因為我們最終認為空洞意味著空無一物。但實際上,我們看到的空洞從來都不是空的。這些低密度區域內有非常小的、低質量的星系。”例如,牧夫座虛空包含幾十個星系,但仍然遠遠少於類似大小區域中預期的數千個星系。

由於宇宙空洞相對缺乏物質,直到 20 世紀 70 年代末期才被觀測到。在那之前,星系位置已被繪製為天空上的 2D 點,但 3D 星系分佈圖的發展首次揭示了宇宙網的輪廓,暴露了空洞的存在。

近年來,一些新的望遠鏡巡天開始了新的間隙發現的爆炸式增長,其中包括亞利桑那州的暗能量巡天儀器(DESI)和歐洲歐幾里德太空望遠鏡。這些儀器預計將繪製太空中超過 100,000 個空隙的地圖,為這些結構提供前所未有的圖像。然而,這些調查只能捕捉可觀測宇宙中估計存在的數百萬個空洞的一小部分。

CPPM 宇宙學家兼宇宙真空專家 Nico Schuster 表示:“就在過去 10 年裡,該領域確實通過新技術取得了顯著發展。” “所有這些確實使我們能夠觀察到比以前更多的星系,這確實使我們最終能夠更深入地探索宇宙網,找到更多差距並更好地解決它們。”

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