可观测Universe第73章 本地空洞

本地空洞 (宇宙空洞) · 描述：我们银河系所在的低密度宇宙区域 · 身份：一个直径约1.5亿至2亿光年的宇宙空洞银河系位于其边缘 · 关键事实：与周围的星系密集区（如室女座超星系团）形成鲜明对比我们正以每秒约200公里的速度被“推”出这个空洞。

本地空洞（宇宙空洞）科普长文·第一篇：宇宙网的“空白拼图”——我们身处银河系的“宇宙边缘” 当我们仰望夜空看到的银河像一条撒满碎钻的丝带而当我们把视野放大到宇宙大尺度结构（Cosmic Large-Scale Structure）会发现这条丝带不过是更大网络中的一根“纤维”——宇宙并非均匀填充着星系而是由星系团（Galaxy Cluster）、纤维结构（Filament）和宇宙空洞（Cosmic Void）交织而成的“三维拼图”。

而我们所在的银河系正坐在这个拼图中最显眼的“空白区域”边缘——本地空洞（Local Void）。

这个直径1.5亿至2亿光年的“宇宙洞穴”不仅定义了我们银河系的“宇宙坐标”更藏着宇宙演化的关键密码：它为何存在？我们为何被“推”向它的边缘？它又将如何影响银河系的未来？这一篇我们要潜入宇宙网的底层结构从“看星星”到“看结构”揭开本地空洞的神秘面纱。

一、宇宙的“大尺度拼图”：从均匀到结构的演化 要理解本地空洞首先要放弃一个直觉误区——宇宙不是“充满星系的海洋”。

1980年代前天文学家曾认为星系在宇宙中是均匀分布的直到红移巡天（Redshift Surveys）技术的突破才彻底颠覆这一认知。

1. 红移巡天：绘制宇宙的“三维地图” 红移（Redshift）是星系远离我们的证据：当星系远离时其光谱会向红光方向偏移偏移量越大远离速度越快。

1982年天文学家利用IRAS卫星（红外天文卫星）完成了首次全天空红外巡天发现了宇宙中星系分布的“斑驳性”——某些区域星系密集某些区域几乎空无一物。

10年后2dF星系红移巡天（2-degree Field Galaxy Redshift Survey）和SDSS（斯隆数字巡天）进一步细化了这张“宇宙地图”：星系并非随机分布而是形成纤维状结构——像蜘蛛网上的丝连接着密集的星系团（比如室女座超星系团）而纤维之间则是几乎没有任何星系的宇宙空洞。

2. 宇宙网的“三元结构”：星系团、纤维、空洞 今天的宇宙大尺度结构模型可以用三个关键词概括： 星系团：由数百至数千个星系组成的密集区域通过引力束缚在一起（比如室女座超星系团包含约2000个星系）； 纤维结构：连接星系团的细长“丝”是宇宙中星系最密集的区域（比如“巨引源”所在的纤维吸引着银河系向其运动）； 宇宙空洞：纤维之间的广阔区域星系密度极低（仅为宇宙平均密度的1/10甚至更低）几乎没有大质量星系团。

本地空洞就是我们银河系所在的那个“空洞”——它是宇宙网中最靠近我们的“空白拼图”也是我们理解宇宙结构演化的“近邻实验室”。

二、本地空洞的“发现之旅”：从模糊到清晰的定位 本地空洞的存在并非一蹴而就的发现而是天文学家通过多代观测数据逐步拼凑的结果。

1. 早期线索：银河系的“低密度邻居” 1970年代天文学家通过光学巡天发现银河系周围的星系分布明显比室女座超星系团稀疏：比如距离银河系1亿光年内的星系数量仅为室女座超星系团（距离约5000万光年）的1/3。

但当时人们认为这只是“局部异常”并未意识到这是一个巨大的空洞。

2. 关键突破：IRAS与2dF的红移证据 1980年代IRAS卫星的红外巡天显示银河系所在的本地宇宙区域（Local Universe）星系的红移分布呈现“一边高一边低”：朝向室女座超星系团的方向星系红移更大（远离速度更快）而相反方向的红移更小——这说明银河系正朝着室女座超星系团运动而周围有一个“低密度区域”在“推”它。

1990年代2dF星系红移巡天给出了更精确的证据：天文学家测量了约25万个星系的红移绘制出银河系周围3亿光年的宇宙地图清晰显示银河系位于一个直径约1.8亿光年的低密度区域边缘——这就是本地空洞的雏形。

3. 精确定位：SDSS与WMAP的“双重验证” 2000年后SDSS（斯隆数字巡天）和WMAP（威尔金森微波各向异性探测器）的结合彻底锁定了本地空洞的参数： 小主这个章节后面还有哦请点击下一页继续阅读后面更精彩！。

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