认识宇宙网——宇宙中最大的结构

这个网络将我们所有人联系在一起！

宇宙网出现在使用宇宙学标准模型进行的宇宙模拟中，就像这个模型一样。

图片来源：V.Springel，马克斯普朗克天体物理学研究所，慕尼黑加兴

当我们寻找宇宙中“最大的”时，明确我们对研究对象的定义非常重要。它是像黑洞一样不可分割、边界清晰的东西吗？或者我们更喜欢模糊的边缘，这样我们就可以谈论星系？但如果我们正在寻找有史以来最大的时间（和空间）船，那么只有一个答案：宇宙网。

这就是宇宙的组织方式。星系可以是相当孤立的、成群的或成团的。无论它们位于何处，它们都可能参与超星系团。超星系团由细丝、片材和壁连接。在这些之间，存在着巨大的空隙。宇宙网中的“网”展示了结构之间的相互联系，但其分布可以想象为泡沫：星系在肥皂水中，气泡是虚空。

比你想象的要大

宇宙网本身的结构并不容易看到。星系团和超星系团之间的联系是由稀薄的气体构成的。对宇宙大尺度结构的认识首先来自对大尺度星系分布的发现，而且这是一个相对较新的发现。直到 20 世纪 80 年代，这幅图景才开始形成，直到最近，我们才开发出足够灵敏的仪器来直接研究细丝，或者第一次同时观察宇宙网的多个细丝。

气体并不是细丝的唯一成分。这些细丝由暗物质组成，暗物质是一种假设的物质形式，仅通过重力与宇宙的其他部分相互作用。它被称为黑暗，但实际上是不可见的，因为它不与光相互作用。虽然我们没有直接证据证明它的存在，但实际上宇宙网给了我们一些重要的提示。

使用暗物质和暗能量（一种导致宇宙加速膨胀的假设能量形式）对宇宙进行模拟，创建了一幅与观测结果非常相似的宇宙图景。通过使用宇宙学的标准模型，其中暗物质和暗能量与常规物质、光和引力一样基本，你最终会得到一个我们可以在宇宙中测量的宇宙网。

虽然我们看不到暗物质丝，但研究人员在寻找它们存在的证据方面变得非常聪明。例如，一个团队利用大质量物体产生的光的扭曲作为“看到”这种暗物质的间接方式。 

伟大有尽头吗？  

宇宙网有它的规则。您不会在其中找到大于某个值的特定结构。如果我们从星系尺度缩小，我们会发现形成星系团的团块，直径达几百万光年。我们再次缩小，我们发现了构成宇宙网的细丝、墙壁、弧线和气泡。但如果我们再次缩小会发生什么。好吧，我们到达了伟大的终点。

这个极具诗意的术语概括了一个大小，超过这个大小，宇宙就不再显得块状，即大约 3 亿光年。如果像某些隐现的神灵一样，我们可以投射自己以看到那个尺度的宇宙，那么宇宙就会显得是均匀且各向同性的。这意味着它在每个点上都是相同的，并且在每个方向上看起来都相同。在这种规模下，空隙和细丝并不重要。对于烹饪来说，它就像蛋糕的面包屑。您希望它美味且一致，达到您味蕾欣赏的水平，但在显微镜下，它看起来不会那么规则。

尽管如此，标准模型并不排除结构延伸超过 3 亿光年。该理论表明，长达约 12 亿光年的物体可以毫无问题地存在。因此，想象一下天文学家发现一些更大的结构，即巨弧和大环时的惊讶：第一个是延伸33亿光年的新月形星系，第二个是半径为13亿光年的星系圈——年。

无论是理论还是观察，对 Square 来说都是一个有趣的挑战。尽管如此，宇宙在各个方向上都延伸了数百亿光年，宇宙网也是如此，即使偶尔可能会出现我们还无法完全解释的团块。