這是我們宇宙的虛無禁區,直徑 3.3 億光年,本該擠著上千個星系,實際卻只有孤零零 60 個,它就是牧夫座空洞,如果你不小心掉進它的中心,放眼望去幾億光年全是黑暗,連一顆星星都看不見。
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提到宇宙空曠,很多人會說,恒星之間本來就離得遠,宇宙不一直是空的嗎?
可你不知道的是,宇宙的 “空” 和 “空”,完全不是一個量級,我們身處的銀河系,恒星之間平均相隔幾光年,已經夠空了,星系之間,相隔幾百萬光年,也還算正常,但牧夫座空洞,是整整 3.3 億光年的范圍里,幾乎沒有任何星系。
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相當于一座能容納十萬人的巨型體育場,只坐了 60 個人,每個人之間隔著上百公里,四周全是空座位,1981 年,美國天文學家羅伯特?科什納的團隊,在繪制宇宙三維星系地圖時,第一次撞見了這片詭異的虛空。
當時他們用紅移巡天的方法,一邊掃天空一邊記錄星系的距離,掃到牧夫座方向的時候,數據突然斷了,同一片天區,近處遠處都有星系,唯獨中間 7 億光年左右的深度,整整 3 億光年的跨度,幾乎一顆星系都找不到。
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團隊第一反應是設備壞了,反復校準儀器,換了不同的觀測波段,結果都一樣,那里不是被擋住了,是真的什么都沒有,后來花了整整六年時間反復確認,學界才終于承認,這是一個直徑 3.3 億光年的巨型球形空洞,也是當時人類發現的最大宇宙空洞。
我們的銀河系,直徑才 10 萬光年,在宇宙里已經算不小的星系了,3.3 億光年的空洞,能并排放下 3300 個銀河系,如果把銀河系縮小成一枚 1 厘米寬的硬幣,牧夫座空洞就是一個 330 米寬的巨型足球場,球場里只撒了 60 枚硬幣,稀稀拉拉,幾乎看不見。
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我們所在的本星系群,包含銀河系、仙女座、大小麥哲倫云在內的五十多個星系,整體跨度才 1000 萬光年,3.3 億光年的空洞,能裝下 33 個本星系群。可現實是,這么大的空間里,連 60 個星系都湊不齊。
光是宇宙中最快的東西,每秒能繞地球 7 圈半,從太陽到地球只需要 8 分鐘,想要橫穿牧夫座空洞,光需要整整 3.3 億年,人類最快的探測器帕克太陽探測器,每秒 200 公里,穿過去需要 4.95 萬億年,這個時間,是宇宙 138 億年年齡的 35 倍還多。
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也就是說,從宇宙誕生到現在,連光都能來回跑四十多趟,人類的探測器,連萬分之一的路程都走不完。
更讓人窒息的是密度,按宇宙平均星系密度算,這么大的體積里,至少應該有 2000 個和銀河系差不多的星系;就算按低密度區域算,也得有上千個,可幾十年觀測下來,人類只在里面找到了 60 個星系,還大多是又小又暗的矮星系。
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密度只有正常宇宙的 3% 不到,相當于 100 戶人家的小區,只住了 3 戶,剩下全是空房子,而且這 60 個星系還不是均勻分布的,它們大致排成了一條細細的管狀結構,從空洞的一頭穿到另一頭,就像空曠的大廳里,只有一根細細的線上串著幾粒灰塵。
天文學家推測,這條管子就是當年兩個小空洞合并時,中間殘留的星系壁,聽到這里你可以停下來想一想,如果把太陽系扔到空洞的正中心,會是什么樣?
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答案是:人類直到二十世紀,都不會知道宇宙里還有其他星系,因為最近的星系都在幾千萬光年之外,肉眼完全看不見,小型望遠鏡也看不到,我們抬頭看天,除了銀河系自己的星星,外面全是漆黑一片,永遠不會知道銀河之外還有更廣闊的宇宙。
很多營銷號說,這是高級文明清空了這片區域,是宇宙墻,是外星文明的邊界,別信,純純噱頭,牧夫座空洞的形成,不僅不神秘,反而是宇宙演化的必然結果,現在主流的宇宙大尺度結構理論,有個很形象的名字,叫 “宇宙泡沫” 或者 “宇宙海綿”。
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你把宇宙放大到億光年的尺度去看,它長得就像一堆堆擠在一起的肥皂泡,泡泡的壁,是物質聚集的地方,星系、星系團、宇宙長城,都沿著這些壁分布,密密麻麻全是天體,泡泡的內部,就是空洞,物質極少,幾乎空無一物。
為什么會變成這樣?
道理很簡單:引力。
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宇宙大爆炸之后,物質不是均勻分布的,總有地方密度稍微高一點,地方稍微低一點,密度高的地方,引力就強,會把周圍的物質都吸過來;密度低的地方,留不住物質,慢慢就被抽空了,就像吹肥皂泡一樣,物質都跑到泡泡壁上去了,中間自然就空了。
一開始只有很多小空洞,直徑幾百萬、幾千萬光年,就像很多小肥皂泡,隨著宇宙膨脹,小空洞慢慢互相靠近、合并,就像兩個小泡泡合成一個大泡泡,空洞就越來越大。
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牧夫座空洞,就是這么來的,學界普遍認為,它是十幾個甚至幾十個小空洞,在 100 多億年的時間里慢慢合并而成的,所以才會這么大,這么圓,里面那條管狀的星系帶,就是兩個空洞合并時,沒被完全扯碎的星系壁殘留。
說白了,它不是被誰挖空的,是宇宙演化中自然形成的 “空隙”,就像海綿里的氣孔,面包里的氣泡,再正常不過,而且牧夫座空洞也不是最大的。后來人類又發現了更大的空洞,比如波江座空洞,直徑能到 10 億光年,還有對應宇宙微波背景冷斑的超級空洞。
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只是牧夫座發現得早,名氣最大,最有代表性,所以成了 “宇宙虛空” 的代名詞。
很多人以為空洞里連原子都沒有,其實不對,牧夫座空洞里,只是恒星、星系這些發光的天體極少,但里面依然有稀薄的氣體、暗物質,還有宇宙微波背景輻射,它的物質密度,大概只有正常區域的十分之一,不是零,只是這些氣體太稀薄,又不會發光,我們看不見而已。
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