宇宙星系的排列是有规律的, 还是完全随机的

2021-04-17 16:08:35
中国科学探险 2021年6期
关键词:结构

据国外媒体报道,天文学家正在接近一个古老问题的答案。几十年来,宇宙学家一直想知道宇宙的大尺度结构是否是分形的,即无论在多大的尺度上,宇宙看起来都具有相似的形状。在完成了对众多星系的大规模调查后,科学家们终于找到了答案:宇宙并不是分形的,但在某种程度上,却又像是分形的。

20世纪初,埃德温·哈勃率先发现了我们与仙女座星系(离银河系最近的星系)之间的巨大距离,天文学家们也开始意识到,宇宙的浩瀚几乎是无法想象的。另一方面,天文学家也观测到了散落的星系,远近都有。于是,一个问题很自然地提了出来:这些星系的排列是有规律的,还是完全随机的?

起初,这一切看起来是很随机的。天文学家看到了巨大的星系团,每个星系团包含上千个甚至更多的星系;也有一些小得多的星系群,有的星系则独自在宇宙中游荡。从这些观测结果来看,宇宙似乎并没有什么普遍性的模式。

天文学家对此并不介意。长期以来,他们一直假设存在一种名为“宇宙论原则”(cosmological principle)的概念,即宇宙基本上是均质(各处大致相同)和各向同性的(无论你往哪个方向看都大致相同)。一系列随机的星系和星系团正好符合这个原则。

但在20世纪70年代末,星系调查更加深入,开始揭示星系排列中呈现的模式。除了星系团,还有很长、很细的大尺度纤维结构;在宇宙大尺度构造中,还有所谓的“长城”,又称为“巨墙”,星系和星系团的分布并不均匀,而是连接成条状结构,有的甚至长达5亿光年,宽3亿光年,并且有1 500万光年那么厚;然后是“空洞”,即纤维状结构之间的空间,只包含很少或完全不包含任何星系。……

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