宇宙中最大的结构:或许能解答冷点如何产生
据国外媒体报道,十多年前,天文学家在测算宇宙温度的时候发现了一些不同寻常的东西。他们发现,天空中有一片区域——跨度约为20个月亮的宽度——的温度特别低。
当时,天文学家正在对宇宙中无处不在的微波背景辐射进行测量。宇宙微波背景辐射(cosmic microwave background,CMB)是大爆炸事件的残留,产生于大爆炸之后不到40万年的时候,通过对其进行测量,可以了解原始宇宙的状态。
微波背景辐射覆盖着整个天空,而且所有地方的辐射似乎都差不多,温度也都很低,只有2.725开氏度(K),仅比绝对零度高一点。不过,利用刚发射不久的威尔金森微波各向异性探测器(Wilkson Microwave Anisotropy Probe,WMAP),天文学家能探测到十万分之一开氏度的极细微温度变化。而通过测量宇宙大爆炸之后极短时间内的随机温度变化,可以帮助天文学家更深入地了解宇宙的组成和未来的走向。
从这些温度变动数据的分析中,可以明显看到一个“冷点”(cold spot)的存在。多年以来,天文学家提出了各种各样的理论来解释它,包括仪器误差、平行宇宙等等。现在,他们回到了最初的推断存在着一个超级宇宙空洞,其范围之大,很可能是宇宙中最为巨大的结构。
根据这一理论,这样一个巨大空洞——里面不存在任何恒星或星系——能够保留下宇宙微波背景辐射的印记。谜题依然存在,而且还远没有解决。
冷点如何产生
冷点并非宇宙微波背景辐射中最古怪的东西。科学家已经发现了其他一些异常现象,如一半天空的辐射信号似乎比另一半要强。宇宙学标准理论曾对微波背景辐射的细节进行了预言,但也无法完全解释这些异常,而冷点是其中最为突出的。
对这些异常现象最简单的解释是将它们视为侥幸发生的事件。当你扔一百次硬币时,有20、30甚至50次会看到人的头像朝上。科学家的挑战在于,找出这些异常现象是因为运气,还是因为硬币的其中一面更重。对于冷点,数据显示其侥幸发生的概率仅有1/200。,侥幸并非不可能发生,但概率很小。
一些科学家提出,冷点是由于仪器的误差导致的,或者是因为数据分析的方式有误。,2013年普朗克卫星的观测证实了之前对冷点的探测结果。显然,这意味着需要有一个理论来进行解释。
目前获得最多支持的假说认为,这是一个宇宙超级空洞。宇宙中的所有物质——各个星系和看不见的暗物质——以巨大的网状形式在空间中伸展开来,这个网由各种片层、卷须和细丝构成。网中间空虚的部分被称为“空洞”(void),形状和大小各不相同。大型的空洞具有类似某种扭曲棱镜的作用,使宇宙微波背景辐射看起来比真实温度更低。
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