星系蝴蝶圖

　　文學(xué)家們向宇宙張望,，他們注意到宇宙中的星系分布并非呈現(xiàn)隨機(jī)狀態(tài)，由于引力的作用,，星系傾向于相互接近,，從而形成規(guī)模巨大的聚合體，如星系團(tuán),，超星系團(tuán),，大尺度片狀結(jié)構(gòu)乃至所謂的巨壁。

　　天文學(xué)家們開(kāi)始著手紀(jì)錄這些星系在三維空間中的位置,，他們很快成功地制作出較近距離范圍內(nèi)星系的三維分布圖,，這是一項(xiàng)令人驚嘆的成就,。大部分此類(lèi)巡天觀察都將注意力集中在距離地球70億光年之內(nèi)的范圍，但他們?cè)诖诉^(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了許多類(lèi)星體,，這是宇宙中亮度驚人的奇特天體,，來(lái)自早期宇宙，其距離可能是70億光年范圍的4倍以上,。

　　在全部這些努力中,，斯隆數(shù)字巡天(SDSS)可能算是規(guī)模最大的一個(gè)。參與這一項(xiàng)目的天文學(xué)家們目前已經(jīng)基本完成對(duì)1/3天空的巡天觀察,，并在此過(guò)程中記錄下超過(guò)5億個(gè)天體的精確位置信息,。而本文中這里所配得圖則來(lái)自另一項(xiàng)巡天計(jì)劃：6dF星系巡天，這是目前規(guī)模位居第三的巡天項(xiàng)目,。這張圖像中之所以會(huì)缺失很多地方,，是因?yàn)殂y河系的阻擋，很多天區(qū)我們都無(wú)法進(jìn)行觀測(cè),。

　　6 鄰近的超星系團(tuán)

鄰近的超星系團(tuán)

　　在距離地球比較近的空間內(nèi),，天文學(xué)家們的了解相對(duì)而言就會(huì)多一些。我們現(xiàn)在知道在距離地球約10億光年的距離內(nèi)存在一個(gè)超星系團(tuán)的海洋,。這些是被引力作用聚集在一起的大量成員星系,。

　　我們的銀河系本身是室女座超星系團(tuán)的成員，這個(gè)超星系團(tuán)正位于這張圖像中中央位置,。在這個(gè)巨大的超星系團(tuán)結(jié)構(gòu)中,，我們的銀河系毫無(wú)特別之處，它只是位于一隅之地的普通成員星系而已,。在這一宏偉結(jié)構(gòu)中占據(jù)統(tǒng)治地位的是室女座星系團(tuán),，這是一個(gè)由超過(guò)1300個(gè)成員星系組成的龐大集團(tuán)，其直徑超過(guò)5400萬(wàn)光年,。

　　另一個(gè)超星系團(tuán)很值得關(guān)注,，那就是后發(fā)座超星系團(tuán)，因?yàn)樗奈恢们『梦挥诒狈骄薇?Northern Great Wall)的中心位置,。北方巨壁是一個(gè)大到令人難以想象的巨型結(jié)構(gòu),，其直徑約有5億光年，寬度約3億光年,。我們星系“附近”最大的超星系團(tuán)是時(shí)鐘座超星系團(tuán),，其直徑超過(guò)5億光年。

　　7 暗物質(zhì)和暗能量

暗物質(zhì)和暗能量

　　這個(gè)宇宙另外一件令人吃驚的事實(shí)是：占據(jù)宇宙大部分的成分我們卻完全看不到,。暗物質(zhì)是一種神秘的存在,，科學(xué)家們認(rèn)為它們遍布宇宙各處，但是我們卻看不到也摸不著。它們和光以及任何種類(lèi)的電磁波都不發(fā)生作用,，而這正是人類(lèi)賴以探測(cè)宇宙的基礎(chǔ)工具,。不過(guò)它會(huì)產(chǎn)生引力，通過(guò)它對(duì)周遭空間施加的引力效應(yīng),，科學(xué)家們能夠感受到它們的存在,。

　　是的，我們能夠感覺(jué)到暗物質(zhì)確實(shí)存在,。比如我們所在的室女座超星系團(tuán)大約擁有10的15次方倍太陽(yáng)質(zhì)量,，但是整個(gè)超星系團(tuán)的光度卻僅有太陽(yáng)的3萬(wàn)億倍太陽(yáng)光度。這就意味著室女座超星系團(tuán)的光度相比其質(zhì)量所應(yīng)當(dāng)擁有的光度小了約300倍,。這樣的事實(shí)是難以解釋的,，但是如果考慮到這其中遍布大量擁有質(zhì)量但卻不發(fā)光的暗物質(zhì)，一切也就不奇怪了,。

　　事實(shí)上,，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，宇宙中的暗物質(zhì)含量是我們平常所見(jiàn)的普通物質(zhì)的5倍,。但是暗物質(zhì)盡管強(qiáng)大,，卻仍然不足以統(tǒng)治宇宙。真正支配著我們這個(gè)宇宙的力量來(lái)自另一種神秘物質(zhì)：暗能量,。普通物質(zhì)和暗物質(zhì)有一個(gè)共同點(diǎn),，那就是它們都擁有質(zhì)量,，并向周?chē)臻g施加引力影響,，換句話說(shuō)，它們的作用是讓物質(zhì)聚攏,，讓宇宙減速膨脹甚至最終收縮,。然而，當(dāng)科學(xué)家們觀測(cè)宇宙,，試圖分辨出宇宙究竟是在減速膨脹還是在收縮時(shí),，他們驚駭?shù)匕l(fā)現(xiàn)事實(shí)完全出乎他們的預(yù)料——宇宙根本沒(méi)有收縮或減速，它正在加速膨脹,！毫無(wú)疑問(wèn),，存在一種未知的強(qiáng)大到異乎尋常的力量，它不但獨(dú)力抵抗了整個(gè)宇宙中所有普通物質(zhì)和暗物質(zhì)產(chǎn)生的引力作用,，甚至還推動(dòng)整個(gè)宇宙加速膨脹,。對(duì)于暗能量的發(fā)現(xiàn)最近剛剛被授予了今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，但是盡管有了這樣的巨大進(jìn)展,，科學(xué)家們對(duì)于究竟什么是暗能量卻依舊毫無(wú)頭緒,，一無(wú)所知。現(xiàn)在有關(guān)這一課題的理論幾乎就相當(dāng)于“虛位以待”，等待著未來(lái)出現(xiàn)一個(gè)更加完美的理論能摘取成功解釋暗能量本質(zhì)的桂冠,。

　　8 宇宙之網(wǎng)

宇宙之網(wǎng)

　　星系巡天的結(jié)果顯示我們的宇宙似乎顯示一種“泡沫網(wǎng)狀”結(jié)構(gòu),。幾乎所有的星系都分布在狹窄的“纖維帶”上，而在它們的中間則是巨大的空洞,，天文學(xué)上稱為“巨洞”,。這些巨洞的體積巨大，有些直徑可達(dá)3億光年,，其中幾乎空無(wú)一物,。但是這樣說(shuō)并不正確，因?yàn)楸M管我們看上去那里確實(shí)是什么也沒(méi)有,，但實(shí)際上這里充斥著暗物質(zhì),。

　　這里這張圖是一份計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，它顯示我們的宇宙呈現(xiàn)一種纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),，其中分布著節(jié)點(diǎn),，纖維帶和層。這種復(fù)雜結(jié)果的起源來(lái)自宇宙微波背景輻射中微小的漣漪,，這是其中密度微小變化的體現(xiàn),。隨著宇宙膨脹，這些微小的高密度去逐漸吸引更多的物質(zhì)向其聚集,，這種效應(yīng)持續(xù)上百億年,，其結(jié)果是驚人的——它造就了我們今天所見(jiàn)的宇宙。

　　9 檢驗(yàn)宇宙模型

檢驗(yàn)宇宙模型

　　2005年,，一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家小組試圖檢驗(yàn)現(xiàn)有的宇宙學(xué)理論是否正確,。他們進(jìn)行了一項(xiàng)名為“千年運(yùn)行”的模擬計(jì)劃，在計(jì)算機(jī)中他們模擬100億個(gè)粒子在一個(gè)邊長(zhǎng)為20億光年的立方體空間中,，按照我們現(xiàn)有的理論去作用于它們,，是否能得到某種我們所預(yù)期的結(jié)果。

　　這項(xiàng)模擬實(shí)驗(yàn)中考慮了普通物質(zhì),，暗物質(zhì)和暗能量因素,，成功地再現(xiàn)出宇宙從混沌逐漸顯現(xiàn)類(lèi)似于我們今天所觀察到的宇宙大尺度結(jié)構(gòu)。在模擬運(yùn)行的過(guò)程中,，研究人員們目睹了宇宙中大質(zhì)量黑洞的出現(xiàn),，強(qiáng)大的類(lèi)星體發(fā)出劇烈的輻射，模擬的結(jié)果中還出現(xiàn)了大約2000萬(wàn)個(gè)星系,。正如文中此處展示的那樣,，研究人員們發(fā)現(xiàn)模擬的結(jié)果產(chǎn)生出一個(gè)和我們所觀察到的現(xiàn)實(shí)宇宙非常相似的狀態(tài)。(晨風(fēng))