這是宇宙中最令人窒息的孤島,它不是一顆行星,不是一個星系,而是一片橫跨20億光年的、近乎絕對的虛無。它如同一個無形的、晶瑩剔透的巨碗,將銀河系不偏不倚地倒扣在它的正中心。
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更讓人不寒而栗的是,我們似乎被精心放置在了這個宇宙級的“展示柜”中,與那個喧囂、繁華的宇宙徹底隔絕,這個結(jié)構(gòu)就是KBC空洞。
2013年,當天文學家在分析宇宙中星系的宏觀分布時,遭遇了前所未有的認知沖擊,之前一直認為宇宙在足夠大的尺度上應該是“均勻”的,但數(shù)據(jù)顯示的卻是一個駭人聽聞的“巨坑”,在以地球為中心、向外延伸10億光年的巨大范圍內(nèi),星系的密度竟然比宇宙的平均值低了驚人的80%到90%,其內(nèi)部物質(zhì)密度僅有宇宙平均值的1/10。
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這片區(qū)域堪稱宇宙中最極致的荒漠,經(jīng)過天文學界反復的交叉驗證,這個直徑高達20億光年的超級空洞被確認為真實存在,徹底顛覆了人類對宇宙結(jié)構(gòu)的想象。
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要理解這個發(fā)現(xiàn)為何如此恐怖,我們必須先認識一個更“小”的鄰居:牧夫座空洞,牧夫座空洞直徑約2.5億光年,已經(jīng)被稱為“宇宙中巨大的虛空”,在它那廣袤的空間里,平均每1000萬光年才能找到一個星系,人類目前最快的探測器“帕克號”,峰值速度約每秒192公里,穿越這片區(qū)域也需要156億年之久,這個時間比宇宙的年齡還要漫長。
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而KBC空洞的規(guī)模,是牧夫座空洞的整整8倍,這意味著,即便是我們最快的探測器,想要從KBC空洞的中心飛到它的“邊緣”,也需要超過600億年。
根據(jù)宇宙大爆炸的標準模型,宇宙中的物質(zhì)在引力作用下會形成纖維狀的“宇宙網(wǎng)”,網(wǎng)格之間自然會存在空洞,但是理論計算的“天花板”是:在138億年的演化時間內(nèi),空洞的最大尺度不應超過5億光年。
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KBC空洞20億光年的規(guī)模,達到了這個理論極限的4倍,它完全擊碎了我們現(xiàn)有的理論模型,最詭異的問題隨之而來:在如此龐大、如此罕見的“虛無”之中,為什么銀河系會恰好位于這個超級空洞的正中心?
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有科學家認為:KBC空洞的形成是自然演化的結(jié)果,因為在宇宙中兩股力量正在拔河:一邊是暗物質(zhì)的引力,它試圖將物質(zhì)拉扯在一起,形成星系和“宇宙網(wǎng)”,另一邊是暗能量的斥力,它推動空間持續(xù)加速膨脹。
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在這場博弈中物質(zhì)不斷地被拉向高密度區(qū)域,導致它們“逃離”了低密度區(qū)域,低密度區(qū)域因此被逐漸“掏空”,KBC空洞可能就是在這數(shù)十億年的演化中,被“掏”得最徹底的那片區(qū)域,而我們銀河系,只是這片被掏空區(qū)域中“最后留下的殘渣”之一,恰好在中心附近。
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身處這個宇宙空洞的中心,對人類究竟意味著什么?
首先,它意外地幫助科學家解開了一個困擾天文學家數(shù)十年的重大謎題,宇宙微波背景輻射(CMB)的“偶極異象性”。
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CMB是大爆炸的“余燼”,理論上它應該在各個方向上具有高度均勻的溫度,但我們的探測器(如COBE、WMAP、普朗克)卻發(fā)現(xiàn),CMB在天空的一個方向上“偏熱”(藍移),在相反方向上“偏冷”(紅移)。
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KBC空洞的存在完美地解釋了這一點,正因為我們處于這個物質(zhì)稀少的“引力洼地”的正中心,而空洞之外的宇宙是“物質(zhì)豐富”的,所以我們正被空洞外部那些更密集的結(jié)構(gòu)(如巨引源和沙普利超星系團)不均衡地“拉扯”。
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銀河系正以每秒630公里的速度,被“拽”向空洞外的巨引源。正是我們這種高速運動,導致了我們在觀測CMB時產(chǎn)生了“多普勒效應”,迎面而來的方向偏熱,背離的方向偏冷。
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KBC空洞的存在,不僅影響著銀河系的運動軌跡,甚至可能在過去的數(shù)十億年里,因為它內(nèi)部的“空曠”,讓我們幸運地避免了無數(shù)次本應發(fā)生的、與其他星系的災難性碰撞。
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