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武仙-北冕座長城
來源:互聯網

武仙-北冕座長城(Hercules-Corona Borealis Great Wall),也稱為長城,是大尺度纖維狀結構的一部分,或者是以重力結合的巨大星系集群,是可觀測宇宙中最大的已知結構,是太空中存在大量γ射線爆發(fā)的區(qū)域。2013年11月,天文學家使用雨燕衛(wèi)星和費米伽瑪射線空間望遠鏡的觀測資料將發(fā)生在遙遠宇宙的多次伽瑪射線暴位置繪制成分布圖時發(fā)現了這個巨大結構。武仙-北冕座長城這個巨大結構是如何形成的是一個謎。該結構位于北半球天空,以武仙座和北冕座的邊界為中心,涵蓋了牧夫座、天龍座和天琴座的一半,以及武仙座和北冕座的所有星座,結構的長度最長端橫跨約100億光年(30億秒差距),另一端的長度則是72億光年(22億秒差距),武仙-北冕座長城的紅移值為1.6到2.1,相當于距離地球約100億光年。該結構對宇宙暗物質和宇宙演化歷史具有重要意義。

截至2022年,對于該結構是否存在還尚有爭議。

發(fā)現

發(fā)現這一結構的調查項目來自斯隆數字巡天計劃,其旨在繪制詳細的宇宙時空三維圖像,包括了無數個星系、類星體和其他天體等。2013年11月上旬,美國和匈牙利天文學家團隊研究γ射線爆發(fā)的數據以及來自地面望遠鏡的其他數據時發(fā)現,伽瑪射線暴是宇宙中已知釋放能量最強的天文事件之一,它的本質是遙遠巨大恒星死亡時的災難性爆炸產生的極為明亮伽瑪射線釋放。伽瑪射線暴是相當少見的天文事件,在類似銀河系的星系中平均每數百萬年發(fā)生一次。因為理論認為伽瑪射線暴是光度極高的巨大恒星爆炸形成,這樣的巨大恒星一般來說應會形成于物質較濃密區(qū)域;因此伽瑪射線暴可以當作星系的標準燭光以追蹤宇宙中物質分裂的區(qū)域。31個伽瑪射線暴中的14個集中在45°寬,即全天八分之一的徑向區(qū)域,并且紅移值1.6到2.1,柯爾莫諾夫-斯米爾諾夫檢驗的結果顯示,這項伽瑪射線暴大量集中在一定區(qū)域的狀況無法完全歸因于因為資料選擇造成的偏差。由此發(fā)現了武仙-北冕座長城,是可觀測宇宙中已知最巨大的結構。

詞源

名稱來源

美國匈牙利天文學家團隊發(fā)現該結構后,將其命名為武仙-北冕座長城,因為該結構是在尋找γ射線爆發(fā)(GRB)時發(fā)現的,因此也被稱為“GRB 長城”。

形成與研究

根據2020年的觀測,人們推測宇宙早期的分布是比較均勻的,但也有一些微小的不均勻性,被稱為原初擾動。由于萬有引力,密度較高的區(qū)域會產生較強的引力,將周圍物質吸引過來,逐漸形成了星系以及更大尺度的結構。這些大尺度結構相互吸引、相互聚集,引力作用讓它們克服了宇宙的膨脹效應,從而形成了一個松散的結構系統。但武仙-北冕座長城這個大結構是如何形成的卻是一個謎。發(fā)現該結構的天文學家團隊代表霍瓦斯認為,這種結構違背了宇宙學原理,即宇宙的形成和演化方式。該原理認為,由于物理定律和作用力(例如重力)在整個宇宙中無論哪一處的機制都是相同的,因此當在足夠大的尺度上觀察時,物質應該是均勻的,但集群并不均勻。武仙-北冕座長城的發(fā)現也衍生了宇宙演化模型的問題。該結構長度達均勻性尺度上限的4倍以上,相當于可觀測宇宙的10.7%。該結構距離地球100億光年意味著它的年齡為100億年,或大爆炸后37.9億年形成。另一位參與的天文學家喬恩·哈基拉在2014年的新聞發(fā)布會上也強調了他的懷疑,當時他說道:“我本以為這個結構太大而無法存在?!比欢麄冇嬎愠?,伽馬射線簇射在該位置隨機出現的可能性非常小——遠低于百分之一。這給他們帶來了安慰,并說服哈基拉“相信該結構的存在”。2015年10月,伊斯特萬·霍瓦特等發(fā)表論文,表明有新數據支持武仙-北冕座長城的存在。

特性

位置

長城位于北半球天空,以武仙座北冕座的邊界為中心,長度約為100億光年;它距離地球數十億光年,即使以光速旅行,也需要數十億年才能到達。

組成與分布

武仙-北冕座長城涵蓋了牧夫座、天龍座天琴座的一半,以及武仙座和北冕座的所有星座,大小約為2000-3000Mpc,除了它被限制在1.6≤z<2.1紅移范圍內,其徑向厚度沒有限制。

價值意義

現代宇宙學表明,宇宙是由暗物質、暗能量主導的,但暗物質究竟是什么,截至2020年還不得而知。但武仙-北冕座長城這類宇宙大尺度結構中,很可能藏匿著大量的暗物質,是研究宇宙演化歷史的重要探針。

學術爭議

關于武仙-北冕座長城是否真的存在一直存在爭議。該結構超過了通用膨脹模型預測的最大結構尺寸,該結構的存在可能需要對宇宙學模型進行修改。

在宇宙學的冷暗物質中,大于260/h Mpc的各向異性不應該存在,但武仙-北冕座長城的存在挑戰(zhàn)了這一原則,一些人將武仙-北冕座長城的各向異性歸因于天空暴露效應。

參考資料 >

How big is the Hercules–Corona Borealis Great Wall?.scaleofuniverse.2024-01-11

What is the biggest thing in the universe? | Space.Space.2024-01-11

New data support the existence of the Hercules-Corona Borealis Great Wall.edpsciences.2024-01-11

人民日報新知:探尋宇宙構成的奧秘.人民網.2024-01-11

..2024-01-11

科學家發(fā)現迄今最大宇宙結構:達100億光年.國家自然科學基金委員會.2024-01-11

Tracing the evolution of galaxy clusters.rochester.2024-01-18

What Is The Biggest Thing In The Universe?.scienceabc.2024-01-11

New data support the existence of the Hercules-Corona Borealis Great Wall.Cornell University.2024-01-11

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