在某个遥远的地方，如果你相信你所读的内容，那么在宇宙中就会有一个洞。有一个巨大而又空旷的区域，十亿光年，没有任何空间。那里没有任何物质，无论是正常的物质还是黑暗物质，也没有恒星，星系，等离子，气体，尘土，黑洞或这其他任何东西。那里也没有辐射。这是真正的虚无空间，并且我们用最大的望远镜捕捉到了他的存在。

至少，在某些人看来，这是摄影梗，而且已经在互联 上流传了多年并且还在传播。但是科学地说，这些断言完全不成立。宇宙中不存在洞；我们发现的最接近它的是被称为宇宙空洞的低密度区域，这些区域仍然有物质存在。此外，这张照片根本不是空洞，而是一团气体。下面让我们当一名侦探，为您揭露真相。

图解:暗星云Barnard 68，一种现在被称为博克球状体的分子云，它的温度低于20K。与宇宙微波背景的温度相比，这仍然相当温暖，而且这一定不是宇宙中的一个洞。（图片来自ESO）

看这张图的时候，你的第一发现应该是图中有非常多，亮度不同，而且颜色多样的光点。较亮的光点有衍射峰，表明他们是点光源（而不是扩展型）。而且出现的黑云显然是所有光源的前景，阻挡了中心的所有背景光，但是只阻挡了一部分的边缘光，从而允许其中一些光线可以穿过。

这些光源不可能离我们数十亿光年远，他们其实是我们自己银河系中的恒星，而银河系本身约为100,000光年。因此这个挡光物质必须比那些恒星更近，而且如果它就在附近的话，它的体积也会相对较小。这不可能是宇宙中的一个巨大空白。

图解：可见光望远镜无法看穿尘土飞扬的区域，但我们可以通过一些仪器，比如带SPHERE的VLT，或者ESO 的HAWK-I之类望远镜的红外视野看到。红外线在展示新恒星或是未来恒星的形成地点时非常壮观，但这些地方通常弥漫着阻挡可见光的灰尘。可见光中似乎有孔或者空隙的原因可能是它的本质所在：对一些波长完全不透明的前景物质（图源ESO/H.DRASS ET AL）

事实上，这是距离只有500光年的气体和尘埃云：一个名叫Barnard 68 的暗星云。100年前，天 学家E.E.Barnard观测夜空来寻找宇宙中，在银河系恒星稳定背景下，映出光线不足的区域。这些最初被称为“暗星云”，现在获得了新名字：中性气体分子云，有时候也称博克球状体。

我们正在思考的是，Barnard 68 相对较小，而且很近：

?它仅位于500光年外

?它质量极低，仅为太阳质量的两倍

?它的范围很小，直径约为半个光年

图解：这是富含灰尘的博克球状体的可见光（左）和红外（右）视图。红外光的阻挡程度不高，因为小尺寸灰尘颗粒很少，无法和长波光相互作用。更长的光波下，被挡光灰尘所隐藏起来的宇宙将逐渐显现。

在上方，你可以在光谱的红外部分看到同意星云Barnard的图像。组成这些暗星云的粒子尺寸是有限的，并且这个尺寸非常适合吸收可见光。但是，波长更长的光（比如红外光）可以直接穿过它们。在上方红外合成图中，你可以清楚的看见这根本不是宇宙中的空白或者是空洞，只是光可以轻易通过的气体云（如果你愿意正确的看待它）

博克球状体在所有富含气体和富含灰尘的星系中数量非常多，而且它们可以在我们的银河系许多不同位置找到，比如银河系平面中的暗云和从正在形成的恒星中，或是未来恒星中发现的挡光物质团。

图解：鹰状星云以持续不断的恒星形成而闻名，它包含大量的博克球状体或暗星云。这些球状体或是星云还未蒸发，并且在他们消失前会坍缩并形成新的恒星。这些球状体的外部环境可能极热，但内部却可以屏蔽辐射并达到非常低的温度。 （图源ESA /哈勃＆NASA）

因此，如果根据该图像的实际显示，那么背后的想法又是什么：宇宙中的某个地方有一个巨大的空隙，跨越十亿光年，它不包含任何类型的物质，不发光，而且没有任何类型的辐射？

在宇宙中确实存在空白，但它们可能与你所想的不一样。如果你要像对待新宇宙一样-就像一个几乎完全统一的正常物质，暗物质和辐射之海-你将提出疑问：它如何演变成我们今天所看到的宇宙。答案当然包括引力，宇宙膨胀，辐射和引力坍塌，恒星形成，反馈和时间。

图解：尽管暗物质 （图中紫色部分）似乎可以自行决定宇宙结构的形成，但正常物质（图中红色部分）的反馈会严重影响银河系的度量尺度。暗物质和正常物质都必须使用正确的比例，这样才能解释我们观察到的宇宙。中微子无处不在，但是暗物质的大部分（甚至很大一部分）并不是标准的轻中微子。 （图源ILLUSTRIS协作/ ILLUSTRIS模拟）

这些成分，在过去的138亿年的宇宙历史中受物理学定律的约束，形成了庞大而复杂的宇宙 。引力吸引是一个失控的过程。在这个过程中，高密度区域不仅增长，而且随着它们积累的物质越来越多，增长的速度会更快。即使很远，它们周围的低密度区域也没有任何机会。

就像密度过大的区域增长一样，周围的低密度，平均密度甚至密度高于平均水平（但低于密度最高区域周围的平均密度）的区域，将失去它们的物质。最终我们得到的是一个由星系，星系群，星系团和大型细丝结构组成的 络，它们之间有巨大的宇宙空隙。

图解：宇宙中大型结构的进化，从早期的统一状态演变为我们今天所知道的聚集宇宙。如果我们能改变我们的宇宙进程，那么暗物质的类型和丰富度将产生出截然不同的宇宙。请注意，在所有情况下，小型结构都是在最大型的结构出现之前出现的，即使是密度最低的区域也会有数量不为0的物质。 （图源2008，DURHAM UNIVERSITY ANGULO ET AL）

但是，这是否意味着这些宇宙空白完全没有普通物质，暗物质，并且没有发出任何可检测的辐射？

并不是。空隙是大型的低密度区域，但并不是完全没有物质。尽管其中的大型星系可能很少见，但它们确实存在。即使在我们所发现的最深，最稀疏的宇宙空白中，仍然有一个位于中心的巨大星系。即使周围没有其他可检测到的星系，这个星系——称为MCG + 01-02-015，我们有充分的证据证明它历史上和较小星系合并过。即使我们无法直接检测到这些较小的周围星系，我们也有充分的理由相信它们的存在。

图解：图像中心显示的是星系MCG + 01-02-015，它是一个位于巨大宇宙空白内棒旋星系。它是如此孤独，以至于如果人类依据这个星系的时间，而不是以我们自己的速度发展天 学，那么直到1960年代，我们都不会发现我们以外的第一个星系。 （图源ESA / HUBBLE＆NASA N. GORIN（STSCI） 致谢：JUDY SCHMIDT）

在许多宇宙空白中，我们看到了气体分子云的存在，该分子云的密度低于我们先前谈论的博克球状体，但这样的密度足够去吸收远处的星光或类星体光。这些吸收特征非常明确地告诉我们，这些空白区域确实包含物质：通常大约以宇宙平均密度的50％存在。

这些是低密度区域，而不是完全没有物质的区域。

图解：来自超远程类星体的光为它们提供了宇宙实验室，这座实验室不仅可以测量沿途遇到的气体云，而且还可以测量星团，星系和细丝等包含热等离子体的星际介质。因为发射线或吸收线的确切属性取决于精细结构常数，所以这是探测宇宙中静息结构常数的时空变化以及影响区域属性的最佳方法之一。（图源ED JANSSEN，ESO）

我们也看到暗物质的存在，因为背景星光中显示了重力变化（通过萨克斯-沃尔夫积分效应）和弱引力透镜的影响。甚至出现在宇宙微波背景中的冷点也有可能与这些低密度区域互相关联。

这些冷点变化的振幅告诉我们一些非常重要的事情：这些空白不可能是零物质的。它们的密度可能仅为平均的一小部分，但就密度不足而言，密度为?0％的平均密度，这与数据不一致。

图解：CMB中的冷涨落（以蓝色显示）并不代表初始温度低，而是代表由于物质密度更大而引力拉大的区域。而热点（以红色显示）则是因为该地区的引力相对较小而温度相对较高。随着时间的流逝，高密度区域将更有可能变成恒星，星系和星团，而低密度区域则不太可能。光线在行进时，穿过区域的重力密度也可以在CMB中显示出来，这些图像会告诉我们这些区域的真实情况。 （E.M. HUFF，SDSS-III团队和南极望远镜团队；由ZOSIA ROSTOMIAN绘制）

你可能会开始担心为什么我们无法检测到它们发出的任何辐射或任何类型的光。这些区域能发光。在它们内部形成的恒星一定会发出可见光；从自旋排列状态转变为反排列状态的氢分子应当能发出21厘米的辐射；收缩的气体云应当能发出红外辐射。

那么我们为什么不检测到它？很简单：在如此遥远的宇宙距离上，我们的望远镜不够灵敏，无法检测到如此低密度的光子。这就是为什么我们像天 学家一样努力工作，以开发直接或间接测量宇宙中存在物质的其他方法的原因。捕获发射的辐射是一个限制很大的命题，而且它不一定永远都是检测的最佳方法。

图解 :在宇宙的团簇和细丝之间是巨大的宇宙空白，其中一些空白的直径可以达到数亿光年。尽管某些空白的范围比其他空白大，跨越了十亿光年或更多，但它们都包含物质。即使是容纳MCG + 01-02-015的空白，也可能包含小的，低表面亮度的，低于检测极限的星系。(图源ANDREW Z. COLVIN (由 ZERYPHEX裁剪) / WIKIMEDIA COMMONS)

数十亿光年远，在空间中存在着巨大的宇宙空白，这一点毋庸置疑。通常，它们的直径可以达到数亿光年，其中一些可能会扩展到十亿光年，甚至数十亿光年。还有一点：范围最大的空白不会发出任何可检测到的辐射。

但这不是因为它们不包含物质，也不是因为没有恒星，气体分子或暗物质。这些全部都存在。你只是无法通过测量辐射来证明它们的存在；你需要其他方法或是技术，来表明这些空白中仍然包含大量物质。而且，你不可以将它们与暗气体云和博克球状体混淆，因为这些暗气体云和博克球状体是附近的小型遮光物质云。宇宙确实十分吸引人，让我们拒绝用夸张修饰现实的行为。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天 学名词

3. 林语墨- medium- Ethan Siegel

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