天 学家注视着天空数千年了,您可能会认为天 学家们已经揭示了太空秘密。在一定程度上是对的,但是宇宙在许多方面仍然是神秘的,例如,暗物质和暗能量约占宇宙物质和能量的95%。
剩下的百分之五是由原子构成的,这是构成你我的一种物质。我们看到的是恒星、星系和气体。但是,天 学家早就知道,他们所见过的物质不到存在的原子物质的一半。关于可在何处找到该物质的假设已经提出,最近的一篇论 表明,天 学家长期以来所持的想法可能是正确的。
在最大尺度上,宇宙物质是统一的,但是在较小尺度上,普通物质具有令人着迷的结构。宇宙物质看起来很像一杯生啤酒头上的泡沫。在生啤酒中,气泡是围绕着空白空间的液膜。而且,从远处看,泡沫看起来是均匀的白色。在宇宙中,物质是相似的。星系聚集在围绕巨大宇宙空间的薄片中。
这种结构的起源非常古老。大爆炸之后不久,当时构成宇宙的热等离子体足够密集以支持声波,事实上,宇宙像铃一样响着。
熟悉的声波是由空气中的密度变化引起的,某些位置的密度稍高一些,而其他位置的密度则较小。早期宇宙中的类似波在宇宙中建立了微小的密度变化。而且,随着时间的流逝,引力增强了这种效应。在密度更高的地方,引力将物质拉向该位置。哪里少了,物质就被抽走了。结果就是我们今天看到的结构。
但是,并非宇宙的所有东西都能组成星系。此外,如果大爆炸后声波渗透到宇宙中的想法是正确的,那么,应该有很长的氢和氦气细丝连接星系团,并且是观察到的宇宙结构中膜的一部分。
或至少是这个主意。但是,这些细丝非常脆弱。星系簇之间的细丝中的气体密度非常低——每立方米约十个原子。这远比我们在地球上可以达到的真空更真空。
此外,这些细丝都很大,并且其中的气体具有多种温度。例如,早期使用能够看到紫外线的望远镜进行的研究已经看到了低于100,000开尔 的细丝的证据。
图注:模拟结果显示了热气的分布(左),与观察到的Abell3391/95系统的X射线图像进行了比较(右)。
但是,来自德国波恩大学的一组天 学家结合了一系列的天 设施,以寻找连接两个星系团:Abel3391和3395的气体。它们使用的仪器是:SRG(频谱伦琴伽玛)卫星(X射线);使用ASKAP(澳大利亚平方公里阵列探路者)望远镜(射电)和VictorBlanco望远镜(可见光)进行DECam进行EMU项目。
结合来自这三个设施的数据,他们能够对迄今为止记录的最大、最热的宇宙细丝进行成像。这根细丝的长度至少为五千万光年。eROSITA仪器能够看到大片的天空,这使天 学家能够以高分辨率快速成像细丝。研究人员认为,与观察到的细丝一样大,他们很可能只对一部分成像,而整个细丝甚至更大。
观测到的细丝与计算机模拟的早期宇宙以及连接星系团的细丝的后续生长相一致。这一证据表明,科学家对宇宙的生长和演化的理解是正确的。这使他们充满信心,可以在连接宇宙的这些大细丝中找到缺失的原子形式的物质。在星系空间的最深处,可以发现宇宙中一半以上的氢和氦。
关于宇宙还有很多东西要了解。我们仍然需要找到暗物质(如果存在),并且我们需要了解暗能量在整体情况下如何发挥作用。但是,至少开始了解普通物质如何通过宇宙分散是令人欣慰的。通过这样的观察,宇宙变得越来越神秘。
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