星系團(tuán) 堪稱驚艷有史以來最完整宇宙景觀，星系動圖揭示浩渺宇宙
在整個宇宙中，我們在哪里？太陽系及銀河系又扮演著什么樣的角色嗎？一位資深宇宙學(xué)家30多年的研究成果可以給我們最直觀明確的答案，他呈現(xiàn)給我們一幅堪稱驚艷的宇宙藍(lán)圖。
位于檀香山的夏威夷大學(xué)天文研究所，布倫特塔利一直在精心繪制宇宙的大規(guī)模結(jié)構(gòu)視圖。今年7月，經(jīng)過30多年的努力，他和他的合作者發(fā)布了他們的最新成果，這是有史以來最完整的太空景觀。
在這個被塔利稱為“宇宙流”的生動的三維地圖中，宇宙呈現(xiàn)出令人吃驚的新面貌。你不會找到我們的太陽系或任何熟悉的恒星。你甚至找不到我們的家園所在的銀河星系。星系的規(guī)模如此之大，以至于整個星系都縮成小點(diǎn)，融合在一起，消失在更大的畫面中，就像電腦屏幕上的像素一樣。
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最終所出現(xiàn)的，是一張宇宙總體規(guī)劃的藍(lán)圖，它跨越了近10億光年，包含了自宇宙大爆炸以來發(fā)生在我們這部分宇宙中的所有事情的物理記錄。盡管總體規(guī)劃錯綜復(fù)雜，但它只有四個基本要素。你可以把宇宙分解成星系團(tuán)、絲狀物、薄片和空洞，星系團(tuán)、絲狀物和片狀物是星系共同存在的密集區(qū)域。這些名字形象的展現(xiàn)了它們的形狀: 打結(jié)一樣的星系團(tuán)，像弦一樣的細(xì)絲以及像薄餅一樣的片狀物。
空洞是這些結(jié)構(gòu)之間相對空曠的地方。空間中所缺失的，是由空間中的空洞構(gòu)成的，它們占宇宙體積的大部分。空洞也強(qiáng)烈地影響著周圍星系的運(yùn)動，所以這些地圖不僅顯示了宇宙中物質(zhì)存在的位置，還顯示了物質(zhì)如何以及在哪里運(yùn)動。
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如這張地圖所示，在重力的作用下，星系傾向于向密集的星系團(tuán)移動。巴黎薩克萊大學(xué)的丹尼爾?波馬瑞德是塔利團(tuán)隊(duì)的制圖大師，他將這一過程比作河流流入海洋盆地。通過繪制數(shù)千個星系的這些運(yùn)動，研究人員成功地發(fā)現(xiàn)了跨越數(shù)億光年的暗流。通過創(chuàng)建星系流線的三維可視化，我們可以看到它們聚集在不同的“盆地”上。
這些或許有點(diǎn)難以理解，但我們可以逐步分解，先從我們所在的位置看起，在宇宙流圖的中心的一個看不見的小點(diǎn)就是地球所在的銀河系，這是一個旋轉(zhuǎn)的螺旋星系，跨度10萬光年，質(zhì)量為1萬億顆太陽。
【 星系團(tuán)|堪稱驚艷有史以來最完整宇宙景觀，星系動圖揭示浩渺宇宙】
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下一個是本地星系群，由大約50個星系組成，其中包括另一個大螺旋星系仙女座星系。整個星系大約有300萬光年跨度。在這個星系內(nèi)的所有東西都在坍塌，科學(xué)家預(yù)計仙女座注定在大約40億年后與我們的銀河系相撞。
在這個本地星系群的周圍，還有一些小星系團(tuán)，它們的跨度約為3000萬光年。總的來說，它們位于一個被稱為本地薄片的扁平結(jié)構(gòu)中。再往遠(yuǎn)拉，本地薄片就變成了更大的本地空洞壁上的一小塊。在本地薄片內(nèi)，我們也被拉向更大的星系群。
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最近的引力盆地是處女座星系團(tuán)，距離我們大約5000萬光年。除此之外，還有大約2億光年之外的8個星系團(tuán)。天文學(xué)家稱它為“大引子”，因?yàn)樗鼘ξ覀冇袕?qiáng)大的吸引力。這個巨大的吸引子，反過來，是一個更大的超星系團(tuán)的中心，塔利和他的同事把這個超星系團(tuán)稱為“巨大的天堂”。五年前，他們在繪制地圖的過程中發(fā)現(xiàn)了它。
拉尼亞克超星系團(tuán)包括大約10萬個星系，跨度5億光年。這是迄今為止所見過的最大的結(jié)構(gòu)：銀河系海洋盆地，所有星系的河流都匯入其中。
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研究人員制作的漂亮圖片和視頻不僅僅是為了展示，他們把抽象的數(shù)字變成直觀的，動態(tài)的地圖。它對于拉尼亞克的發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要，對于認(rèn)識到銀河系是由從局部空洞中挖掘出來的物質(zhì)組成的也至關(guān)重要。現(xiàn)在這些可視化圖像對我們對宇宙的基本理解進(jìn)行了測試。
天文學(xué)家已經(jīng)建立了宇宙自137億年前大爆炸以來應(yīng)該如何演化的理論模型。然后他們通過超級計算機(jī)模擬來運(yùn)行這些模型，這些模擬可以精確預(yù)測今天的星系團(tuán)、薄片和細(xì)絲應(yīng)該是什么樣子。
通過宇宙流視圖，現(xiàn)在可以將模型與現(xiàn)實(shí)進(jìn)行比較，看看它們是否符合標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，這些流動看起來與預(yù)期一致。這樣的結(jié)果甚至讓研究人員有點(diǎn)意外，也十分喜悅。
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