直径2.5亿光年,内部只有60个星系,牧夫座空洞有多可怕?
比如我们人类生活的地球属于行星,带给地球光和热的太阳是恒星,太阳所在的银河系属于星系,银河系和周围的大小麦哲伦星系,仙女座星系,三角座星系,一起组成了本星系群,若干个本星系群会组成本星系团,然后是超星系团。
但你可曾想过,宇宙中其实还有一种结构,它不同于行星恒星或者黑洞,它本身甚至没有任何天体属性,有的只是一片虚空。
宇宙空洞的故事

20世纪下半叶,天文学界在宇宙中发现了若干个奇怪的区域,这些区域的大小从11至150个百万秒差距不等(一个百万秒差距是326万光年),它们都有一个共同特点,那就是区域内部的星系分布极其稀疏,有的甚至根本没有星系存在。
基于这种空旷的特性,天文学界将这些区域称为“宇宙空洞”,截至目前登记在册的空洞数量已经达到了27个,平均范围都在千万光年级别的它们,成为了可观测宇宙的重要组成部分,天文学界也开始相信宇宙中一定还存在数量更多的宇宙空洞,它们和宇宙网状结构一样,都是宇宙的基本结构。
在已发现的27个宇宙空洞里,有三个值得注意,因为它们距离地球比较近,它们分别是1981年发现的,距离地球7亿光年,直径2.5亿光年的牧夫座空洞,距离地球3.07亿光年,直径3.58亿光年的南方本超空洞,以及距离地球1.98亿光年,直径3.39亿光年的北方本超空洞,它们内部几乎都空无一物。
其中尤以牧夫座空洞最为寂静,因为另外两个空洞只是内部星系密度太低,还不至于空无一物,但牧夫座空洞一开始却是真真正正的啥都没有,当时的天文学家还举了个例子:如果把银河系转移到牧夫座空洞中心的话,人类文明可能直到现在也会认为宇宙中只有银河系这一个星系,而不可能发现其他河外星系。
但这个“空无一物”的记录并没有保留多久

在牧夫座空洞被发现6年后的1987年,天文学家首次在牧夫座空洞发现了8个星系,1988年又发现了3个,1989年又发现了15个,截至目前牧夫座空洞内的星系数量已经超过了60个,已经不算是空无一物了。
然而就算牧夫座空洞内有100个星系,对于这样一个直径2.5亿光年的超级空洞来说也还是太少了些,因此天文学界猜测牧夫座空洞内的星系之间的联系并不紧密,它们彼此之间仍隔着相当遥远的距离。
相比空洞内的星系分布,天文学家们更想知道的是:宇宙中为什么会出现空洞?
从目前的大爆炸宇宙模型来看,138.2亿年前的大爆炸产生了时空和物质,而物质在时空的膨胀过程中逐渐冷却组成了各个星系,问题是根据大爆炸模型,宇宙中的物质分布其实是非常均匀的,即各个方向上的星系分布密度大体一致,符合各向同性原理。
在这种情况下,不论是牧夫座空洞这样的超级空洞,还是其他的小空洞,其实是不应该存在的对,但它们为啥会出现呢?
答案是暗物质和暗能量
这两个诞生于20世纪90年代的物理学名词,认为我们宇宙中的星系其实只占了全宇宙质能总量的5%,剩下的95%都是暗物质和暗能量,在分布如此不均匀的情况下,普通物质组成的星系们不可能填满整个宇宙,只能在百亿光年的尺度上形成纤维网状结构,组成一条条以超星系团为节点的宇宙长城。
而若干条宇宙长城之间存在着的大量空洞,其实都被暗物质填满了,只是人类文明目前探测不到暗物质,才把暗物质填满的区域称为宇宙空洞。

因此宇宙空洞的出现,本质上是因为普通物质无法填满宇宙,而不是所谓的“星际战争遗迹”或者说宇宙牢笼。
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