宇宙低密度区域,方圆1亿光年,仅此一个星系

想象一下,如果我们没有看到银河系以外的任何物质,我们对宇宙的理解将多么不同。

图像中心显示的是星系MCG + 01-02-015,它位于巨大宇宙空间内部,这是一个螺旋星系。它是如此孤立,以至于如果人类以同样的速度位于这个星系中,而不是以我们自己的速度发展天文学,那么直到1960年代,我们都不会发现银河系以外的星系。(ESA / HUBBLE&NASA和N. GORIN(STSCI);致谢:JUDY SCHMIDT)

宇宙的角落充满过多的明亮,附近的星系照亮了穿过宇宙的路。

大麦哲伦云(右上)和小麦哲伦云(左下)在南部天空可见,并帮助指导麦哲伦在500年前的著名航程。实际上,大麦哲伦云距离我们大约160-165000光年,而小麦哲伦云距离我们略远,大约198000光年。与三角座和仙女座一起,这四个星系肉眼不可见。(欧洲南方天文台ESO/S.布鲁尼尔(S.BRUNIER))。

一个世纪前,我们后院的旋涡星系和椭圆星系向我们展示银河系并不孤单。

这幅19世纪40年代中期的素描是有史以来第一幅揭示夜空中任何星云旋涡结构的素描,现在已知的一个旋涡星系,梅西叶(Messier)51(涡状星系),是银河系以外研究得最好的星系之一。

(威廉·帕尔森(WILLIAM PARSONS),第三罗斯爵士(罗斯爵士))。甚至更早的天文学家们仍然有大量明亮的星系,它们可以用望远镜观察。

在室女座星系团中选择大约2%的星系。大约有1000个大星系在室女座星系团中,其中很大一部分是在十八世纪发现的。室女座星系团距离银河系大约5000到6000万光年,是极近的宇宙中最大的星系团。(弗里克的约翰鲍尔斯(JOHN BOWLES OF FLICKR))

通过测量这些星系的速度和距离,我们发现了宇宙在膨胀。

膨胀宇宙的“葡萄干面包”模型,相对距离随着空间(面团)的膨胀而增大。两个葡萄干彼此之间的距离越远,在接受到光时观察到的红移越大。通过膨胀的宇宙预测的红移距离关系在观测中得到了证实,并且与20世纪20年代以来所知的一致。(美国航空航天局(NASA)/威尔金森微波各向异性探测器科学团队(WMAP SCIENCE TEAM))

没有它们,我们可能永远无法理解宇宙起源:炽热的大爆炸。

不幸的是,并不是每个宇宙观测者都能如此幸运。

如KIPAC/Stanford模拟所示,暗物质流驱动星系团的聚集和大规模结构的形成。虽然恒星、星系和星系团出现的位置是最引人注目的,但是分离物质丰富的结构的巨大的宇宙缝隙对于理解宇宙同样重要。(欧·哈恩(O.HAHN)和T.亚伯(T.ABEL)(模拟);拉尔夫·克勒(RALF KAEHLER)(可视化))

大多数星系聚集成群、团或着丝状,但是有些存在于低密度区域。

这张图显示了银河系中超密度和欠密度区域的相对吸引和排斥效应。请注意,尽管附近簇集和团集了大量的星系,但也有大区域的极少星系:宇宙空隙。虽然附近有一些实质性的巨洞,但在遥远的宇宙中发现了更大更低密度的巨洞。(耶胡达·霍夫曼(YEHUDA HOFFMAN),丹尼尔(DANIEL POMARÈDE),R.布伦特·塔利(R. BRENT TULLY)和海伦·库尔图瓦(HÉLÈNE COURTOIS),自然美天文学 1, 0036(2017))

然而,在这些极度欠密度区域,有时候星系仍然会形成。

尽管星系MCG+01-02-015离地球只有2亿9300万光年,在大约方圆1亿光年内,没有其他星系围绕它。据我们所知,它是宇宙中最孤独的星系。(欧洲航天局(ESA)/哈勃(HUBBLE)及NASA和N.戈兰(N.GORIN)(STSCI);致谢:朱迪·施密特(JUDY SCHMIDT))

尽管它离我们只有2.93亿光年,但是相对而言,MCG + 01-02-015星系在各个方向上都没有其他星系围绕着约1亿光年。据我们所知,这是宇宙中最孤独的星系。(ESA / HUBBLE&NASA和N. GORIN(STSCI);致谢:JUDY SCHMIDT)

这就是MCG+01-02-015星系,它可能是宇宙中最孤独的星系。

虽然经过长时间曝光,MCG+01-02-015的深度图像似乎显示了许多星系在其附近,大多数距离遥远(少部分近一点),但是没有一个星系在其1忆光年内。(欧洲航天局(ESA)/哈勃(HUBBLE)及NASA和N.戈兰(N.GORIN)(STSCI);致谢:朱迪·施密特(JUDY SCHMIDT))

在各个方向上,我们发现它的1亿光年内没有其他星系。

在大星团和宇宙纤维之间是宇宙巨洞,其中一些巨洞的直径可以跨越数亿光年。虽然一些巨洞的范围比其他的更大,但是MCG+01-02-015是特殊的,因为它的密度如此之低,它只包含这一个已知的星系,而不是只有几个星系。然而,毕竟这个区域可能存在小而低的表面亮度星系。(安得烈Z.卡尔文(ANDREW Z.COLVIN)(CROPPED BY ZERYPHEX)/维基共享资源(WIKIMEDIA COMMONS))

如果我们在那里长大,直到20世纪60年代,我们通过望远镜都不会观测到其他的星系。

意大利的天文学家保罗·马费伊(Paolo Mafferi)在红外天文方面的有前途的研究中发现了银河系平面的星系,像马费伊1和2。1967年发现的左下角的巨型椭圆星系马费伊1是距银河系最近的巨型椭圆星系。需要将技术提升到大概这种水平,使能探测到MCG+01-02-015以外的单个星系。(WISE任务;NASA/JPL--CALTECH/UCLA)

也许我们真的很幸运:我们在宇宙中的偶然位置让我们能够理解它。

室女座超星系团的各种星系聚集在一起。在最大尺度上,宇宙是均匀的,但当你看向星系或者星团尺度时,超密度和欠密度区域占主导地位。这幅图标出了银河系附近的星系(以我们为中心),如果它以宇宙中现在已知的最孤独的星系为中心,那么它将只有一个确切的星系在这上面,即MCG+01-02-015。(安得烈Z.卡尔文(ANDREW Z.COLVIN),通过维基共享资源(VIA WIKIMEDIA COMMONS))

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. Ethan Siegal-小生

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