p> 2. 关键突破:IRAS与2dF的红移证据
1980年代,IRAS卫星的红外巡天显示,银河系所在的本地宇宙区域(Local Universe),星系的红移分布呈现“一边高一边低”:朝向室女座超星系团的方向,星系红移更大(远离速度更快),而相反方向的红移更小——这说明银河系正朝着室女座超星系团运动,而周围有一个“低密度区域”在“推”它。
1990年代,2dF星系红移巡天给出了更精确的证据:天文学家测量了约25万个星系的红移,绘制出银河系周围3亿光年的宇宙地图,清晰显示银河系位于一个直径约1.8亿光年的低密度区域边缘——这就是本地空洞的雏形。
3. 精确定位:SDSS与的“双重验证”
2000年后,SDSS(斯隆数字巡天)和(威尔金森微波各向异性探测器)的结合,彻底锁定了本地空洞的参数:
大小:直径约1.5亿至2亿光年(最新数据来自SDSS-IV,误差±1000万光年);
位置:银河系位于本地空洞的西南边缘,距离空洞中心约7000万光年;
密度:本地空洞内的星系密度仅为宇宙平均密度的40%,是银河系周围最空旷的区域。
这些数据让天文学家确信:本地空洞不是“局部异常”,而是宇宙大尺度结构的固有组成部分——我们银河系,正坐在宇宙网的“洞口”上。
三、本地空洞的“内部结构”:空洞里的“居民”与边界
本地空洞虽然“空”,但并非“绝对空”——它内部仍有少量星系,只是密度极低;而它的边界,则是连接周围纤维结构的“过渡带”。
1. 空洞内的“小星系群”:本星系群与室女座星系团
本地空洞内的星系,主要集中在两个区域:
本星系群(Local Group):包含银河系、仙女座星系(M31)、三角座星系(M33)等约50个小星系,质量约为1.5×1012倍太阳质量;
室女座星系团(Virgo Cster):距离银河系约5000万光年,是本地空洞内最大的星系团,包含约2000个星系,质量约为1×101?倍太阳质量。
这些星系之所以能“存活”在空洞内,是因为它们受到了周围纤维结构的引力牵引——比如,室女座星系团通过纤维连接到更密集的宇宙网区域,避免了被空洞的“低密度引力”撕裂。
2. 空洞的边界:纤维结构的“边缘效应”
本地空洞的边界,是纤维结构与空洞的过渡带——这里的星系密度从空洞内的40%逐渐上升到纤维的100%。比如,银河系所在的“本星系群”,就位于这个过渡带上:它的一侧是本地空洞的低密度区域,另一侧是连接到室女座超星系团的纤维结构。
这种“边界效应”,让本地空洞成为一个“动态区域”:星系会从纤维结构“坠落”到空洞,也可能被空洞的“低密度引力”推回纤维——银河系的运动,正是这种动态的体现。
3. 空洞的“邻居”:其他宇宙空洞与纤维
本地空洞并非孤立存在,它与其他宇宙空洞和纤维结构相连:
北方邻居:Bootes空洞(牧夫座空洞),直径约3亿光年,是宇宙中最大的空洞之一;
南方邻居: Sculptor空洞(玉夫座空洞),直径约1亿光年,包含少量星系;
连接纤维:通过Great Wall(长城结构)连接到更密集的宇宙区域,比如Shapley超星系团(沙普利超星系团)。
这些连接,让本地空洞成为宇宙网中“物质交换”的通道——星系和暗物质会通过纤维在空洞与密集区之间流动。
四、本地空洞的“形成之谜”:从初始涨落到引力演化
为什么宇宙中会有本地空洞这样的“空白区域
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