真相大白，宇宙暗網到底有多黑？_風聞

观察者网用户_244575-2020-02-22 09:37

2020-02-22

文章來源：Live Science

原作：Paul Sutter

翻譯：Liufeng

校對：DAIKIN

排版：況宇庭

後台：庫特莉亞芙卡李子琦

原文鏈接：

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也許你並不知道，我們的宇宙是靠一張暗網才得以維繫的。現在，我們終於可以看到它了。

我們的宇宙中密佈着一個巨大而無形的暗網，它的卷鬚在太空中蜿蜒交錯。儘管這個暗網把我們在太空中看到的物質安排得明明白白，但我們卻看不見它。那是因為，它是由暗物質組成的。暗物質能夠產生引力，但它卻是透明的並且也不會發光。

就在最近，宇宙中這一最黑暗角落的圖景，終於被研究人員首次描繪了出來。

暗網起源

很久以前，宇宙比現在更熱，更小，更稠密。因此總的來説，它也更無聊。各處的密度變化不大，當然空間整體上更加侷促。在年輕的宇宙中，無論你走到哪裏，情況幾乎都是一樣的。

但是早期的宇宙在密度上仍然存在微小的隨機差異。有些團塊的引力比周圍的引力略強，因此物質就會“流”入其中。這又讓它們產生了更大的引力，吸引了更多的物質，使它們變得更大更重。如此一來，歷經上百億年，團塊之間的空間被逐漸排空。

在整個宇宙的演化過程中，富人越來越富，窮人越來越窮。最終，稠密的團塊成長為第一批恆星、星系和星團，而它們之間的空間則變成了巨大的宇宙空洞。

如今，這個龐大的“建築項目”已耗時138億年，但並未完工。仍有物質從空洞中“流”出，加入星系羣。而這些星系羣則匯聚成為物質富集的星團。今天，我們擁有的是一個龐大而複雜的物質細絲結構的網絡：宇宙網。

黑暗之光

我們宇宙中的絕大多數物質都是暗物質。但暗物質不會與光或任何“正常的”物質發生相互作用，包括恆星、氣體雲或者任何你認為有趣的物質。因此宇宙暗網的絕大部分對我們而言都不可見。不過幸運的是，在暗物質聚集的地方，還夾帶有一些普通物質。

在物質稠密區域裏，暗物質的微妙引力吸引了足夠多的物質向其聚結。在那裏我們便看到了光，也就是普通物質轉化而成的繁星。

就像黑夜裏遙遠海岸上的燈塔一樣，恆星和星系告訴我們隱藏的暗物質潛伏在哪裏，並以鬼魅般的筆觸為我們描繪了宇宙暗網的真實結構。

通過這種間接的方式，我們可以輕鬆地看到這些巨大的宇宙結構。它們像從夜航飛機上看到的巨型城市一樣璀璨醒目。我們確信這些結構中存在大量暗物質，因為只有巨大的引力才能將如此之多的星系聚集在一起。

另一方面，我們可以輕鬆地發現圖景中的空洞，那裏沒有任何物質。因為沒有星系照亮這些空間，所以它們大體上算是真空的。

但是宇宙暗網的宏偉之處在於細膩的細絲紋路。這些細長的星系綿延數百萬光年，就像一條巨大的宇宙高速公路，穿越黑色的空洞，連接着明亮的城市羣。

初露崢嶸

宇宙暗網中的那些細絲是最難研究的部分。那裏有一些星系，但不是很多。這些細絲或長或短，並且朝着不同的方向。相比之下，研究星團和空洞簡直就像是做中學幾何題一樣簡單。儘管通過計算機模擬，我們早在數十年前就已知道了細絲結構的存在，但還是無法真正地看到它們。

不過最近，一組天文學家在宇宙暗網的測繪上取得了重大進展，其結果於1月29日發佈到arXiv數據庫中。論文編號2001.10943，第一作者Tianyi Yang是滑鐵盧大學天文系的碩士研究生。他們的做法是：

首先，他們從重子振盪光譜調查（BOSS）項目中獲得了一個被稱為發光紅色星系（LRG）的星表。LRG是星系裏的重型巨獸，它們一般會坐落在密集的暗物質斑點中心。如果LRG位於最密集的區域，則連接它們的線應由更為纖細的細絲組成。

但是光盯着兩個LRG之間的空間是沒有用的，那裏並沒有什麼東西。因此，該團隊採用了數千對LRG，對其進行了重新排列，然後將它們堆疊在一起以形成合成圖像。

科學家利用這張堆疊的圖像計算了他們所能看到的所有星系，並將它們的總髮光量加起來。這樣，研究人員能夠測量LRG之間的細絲組成了多少普通物質。接下來，研究人員研究了細絲後面的星系，特別是它們的形狀。

當這些背景星系發出的光穿過中間的細絲時，這些細絲中暗物質的引力會輕微地改變光線的方向，從而使這些星系的圖像發生了微小的偏移。通過測量偏移量（科學家稱其為“剪切”），該團隊得以估算出細絲中的暗物質含量。

該測量結果符合理論預測，這也是暗物質存在的又一證據。科學家們還證實，這些細絲並不是完全黑暗的：細絲中每351個太陽的質量值，就會有1個太陽的光輸出值。

這個關於宇宙暗網細絲的測繪目前還有些粗略，但卻是開創性的。並且它明確展示了，儘管宇宙暗網大多是黑暗的，但並非是100%純黑。所以，你要問宇宙暗網到底有多黑？我可以明確告訴你答案，那就是，很黑。

本期的讀者互動是，我們的公眾號已經連續兩天介紹了暗物質，那您覺得暗物質會不會像以前的以太和燃素那樣，可能根本就不存在（所謂的暗物質粒子）呢？

『天文時刻』牧夫出品

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