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天文学家用成像的方法,找到了宇宙网存在的直接证据

尽管宇宙浩瀚无边,并且其中的所有内容似乎随处可见,却杂乱无章,但我们仍然能借助观察工具看清楚其中的结构。

天文学家用成像的方法,找到了宇宙网存在的直接证据

根据我们的宇宙模型,以及越来越多的证据,暗物质的细丝将巨大的物体(例如星系和星系团)连接在广阔的宇宙网中。

氢气是沿着这些细丝流动的,并进入星系,但并不那么容易看到——在所有明亮发光的恒星、星系和星系核中,星系间空间中弥漫的氢气发出的微弱辐射是很难看到的,更别提地图了。

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不过, 经过多年的努力,由法国里昂天体物理学研究中心的罗兰·培根领导的国际天文学家团队直接在大约120亿光年远的早期宇宙中,对宇宙网上的几根细丝进行了直接成像。

他们的结果不仅是宇宙网的最有力证据,而且还证明了这一点。他们还发现有证据表明,大量的矮星系推动了细丝中的氢发光。这一发现可能会极大地改变我们对宇宙婴儿期星系形成的理解。

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由于很难看到宇宙网,因此到目前为止,我们的许多证据都是间接的。一些科学家使用质量扭曲时空的方式——引力透镜——来寻找远光路径中的翘曲,这表明宇宙网的一小部分位于它与我们之间。

其他研究人员使用类星体(极亮的遥远星系)的光来搜索沿着细丝寻找被氢吸收的光。

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上图:遥远宇宙的宇宙学模拟,宇宙网中氢原子发出的光在大约1500万光年的区域内。

培根和他的团队采取了另一种方法——用超棒的望远镜花费很长时间盯着天空很小的一片区域。使用智利ESO超大型望远镜上的MUSE仪器,该团队完成了令人难以置信的140个小时的观测,观测了同样出现在哈勃太空望远镜超深视场中的一片天空。

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已经进行了类似的研究,天文学家正在寻找星系群中的光丝链,这些是由星系本身电离的气体线。培根团队的工作也与以前的工作有所不同:早期的研究调查了一个极端的环境,而新的研究则故意在一个无法描述的地方进行研究。

在计划阶段之后,从2018年8月到2019年1月,该团队的观测花费了几个月的时间。在新月出现期间,必须成块进行观测,以最大程度地减少干扰。

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上图:由数十万个小星系组成的细丝的宇宙学模拟(如在原位左侧看到,如在MUSE右侧看到)。

然后,团队必须处理和分析数据,这又花了一年时间。但这是值得的——不仅40%的星系的数据在超深场中检测不到,而且研究人员还成像了宇宙网的细丝中发光的氢,这些细丝跨越了数百万光年。

令人着迷的是,该小组的分析表明,大量的氢辐射是由沿着细丝分布的大量恒星形成的矮星系造成的。当然,我们不能单独看到它们——它们相距太远——但是未来的工作可能会有助于确认这一发现,这对我们对宇宙的理解将产生重大影响。

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如果矮星系也沿着宇宙网的细丝分布,就像一串细绳上的水滴一样,它可以帮助解释星系是如何形成和生长的——在早期的宇宙中发展到惊人的尺度,这个问题困扰着宇宙学家。

此外,寻找形成恒星的矮星系的辐射可以帮助我们发现更多的宇宙网细丝,并更深入地了解宇宙中所有事物的连接方式。

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