宇宙空洞可能蕴藏着宇宙最深的奥秘

# 宇宙空洞可能蕴藏着宇宙最深邃的秘密 来源：https://www.wired.com/story/cosmic-voids-might-contain-universes-best-secrets/ 常言道，自然厌恶真空，但宇宙却不以为然。太空中充满了宇宙空洞——这些辽阔的区域大多没有物质，在构成宇宙网的致密物质丝状结构之间敞开。 这些空洞远非乏善可陈的真空地带，它们可能为一些最持久的宇宙谜团提供答案，例如引力的行为、暗能量的本质（https://www.wired.com/story/dark-energy-weakening-major-astrophysics-study-finds/），以及所谓的哈勃张力（https://www.wired.com/story/astronomers-are-uncovering-the-magnetic-soul-of-the-universe/）——即宇宙膨胀率的观测差异，这一差异多年来一直让天文学家头痛不已。 “借助空洞，我们有能力攻克大部分有趣的宇宙学难题，”爱丽丝·皮萨尼说道，她是法国国家科学研究中心马赛粒子物理中心（CPPM）的宇宙学研究教授。她还补充道，由于来自物质的干扰较少，研究人员所能观测到的“信噪比”较高。 新型望远镜和先进模拟的出现极大地推动了这一领域的发展，激励着全球越来越多的科学家将空洞作为独特的宇宙学实验室进行专门研究。一些专家甚至认为，我们可能生活在一个巨大的空洞内，这一位置可能以重要方式改变我们对宇宙的看法。 对于这些以稀疏为特征的地方而言，空洞正成为宇宙学中的重量级角色，在这里物理定律可以异常清晰地被观测到。 “从宇宙学的角度来看，这是一个非常激动人心的时代，”皮萨尼说。 ## 什么是宇宙空洞？ 大爆炸之后，宇宙是亚原子粒子均匀混合的“汤”。但经过数百万年，随着物质冷却并稳定为原子，宇宙网的模糊轮廓开始显现。 经过数十亿年，宇宙网通过引力将气体云、星系团和其他宇宙天体拉向其骨架。随着越来越多的物质被吸入宇宙网，其纤维之间的空隙不断扩大，形成了空洞。 在星系团之间可能形成微小的“子空洞”，其直径可能只有1000万或2000万光年。但空洞可以变得更大。大得多。牧夫座空洞，也被称为“大虚无”，横跨超过3亿光年。 称它们为宇宙空洞可能“具有误导性”，皮萨尼说，“因为我们最终会认为空洞就意味着空无一物。但事实上，我们观测的空洞从来就不是空的。在这些低密度区域内部存在着非常微小的低质量星系。”例如，牧夫座空洞包含几十个星系——尽管这仍然远低于在类似大小的区域内预期的数千个星系。 由于相对缺乏物质，宇宙空洞直到20世纪70年代末才进入观测视野。在此之前，星系的位置被绘制为天空中的二维点，但三维星系分布图的绘制首次揭示了宇宙网的轮廓，暴露了空洞的存在。 近年来，一系列新的望远镜巡天项目引发了空洞发现的大爆发，例如亚利桑那州的暗能量光谱仪（DESI）和欧洲的欧几里得太空望远镜（https://www.wired.com/story/euclid-the-telescope-search-for-dark-energy/）。这些仪器预计将绘制太空中超过10万个空洞的地图，为这些结构提供前所未有的视角。然而，这些巡天项目仍然只能捕捉到估计存在于可观测宇宙中的数以百万计空洞中的一小部分。 “就在过去的十年里，随着新技术的出现，这个领域确实发展得非常迅速，”CPPM的宇宙学家和宇宙空洞专家尼科·舒斯特说。“所有这些都使我们能够观测到比以往多得多的星系，并且真正使我们最终能够以更深的深度探测宇宙网，找到更多的空洞并更清晰地分辨它们。”