浙江
銀河系和仙女座星系所在的暗物質(zhì)結構被兩個巨大空洞壓成了一張薄片。
最新研究結果表明，我們的“本星系群”位于一張由暗物質(zhì)構成的“薄片”中。“薄片”的兩側均為宇宙空洞。其周圍的暗物質(zhì)和空洞結構形態(tài)整體上如同一個巨大的“三明治” 。空洞的存在導致遙遠的星系能夠擺脫“本星系群”的引力束縛。
Ewoud Wempe / University of Groningen
一個由荷蘭格羅寧根大學（University of Groningen）科學家Ewoud Wempe為首的科研團隊1月26日在《自然：天文學》雜志上刊文指出，我們的銀河系和鄰近的仙女座星系，以及鄰近的“本星系群（Local Group）”中的所有星系，被一張長度大約為3200萬光年的暗物質(zhì)“薄片”包裹在內(nèi)。其周圍的暗物質(zhì)和空洞結構形態(tài)整體上如同一個巨大的“三明治”，而“本星系群”正好位于這個“三明治”的中心。
這一結論可以解釋為何遠方的星系在退行，而“本星系群”內(nèi)的星系在相互靠近；以及為何“本星系群”兩側會存在兩個巨大的低密度空間，亦即所謂的“本地空洞”。
我們宇宙所有質(zhì)量中有85%是暗物質(zhì)，只有15%是普通物質(zhì)。暗物質(zhì)不反射光，但它能夠通過引力，與自身以及普通物質(zhì)和能量發(fā)生相互作用。因此如果暗物質(zhì)結團成塊，形成密度差，就能影響宇宙的幾何形態(tài)。
20世紀初，埃德溫·哈勃發(fā)現(xiàn)幾乎所有星系都遠離我們，這種向外流動的現(xiàn)象是宇宙始于“大爆炸”且在持續(xù)膨脹的關鍵線索。天文學家稱這種現(xiàn)象為“哈勃流（Hubble flow）”。但“本星系群”內(nèi)的銀河系、仙女座星系，以及其他幾十個較小星系卻似乎對此全然無視，反倒正在相互靠攏——銀河系和仙女座星系還一度被認為處于最終將發(fā)生碰撞和融合的軌道上。
格羅寧根大學的科學家利用計算機，對鄰近宇宙空間的引力環(huán)境進行了模擬。模擬基于人類所能探測到的最古老的光——“宇宙微波背景輻射”中的微小統(tǒng)計學差異進行。模擬所選定的區(qū)域，最終轉化成了與我們所在本地宇宙空間尺度速度都一致的星系結構，且其相對于遠方星系的運動特點也和“本星系群”一致。
在整合了數(shù)百次模擬結果后，科學家發(fā)現(xiàn)了一個與實際觀測數(shù)據(jù)最為匹配的最終結果。結果顯示，“哈勃流”在一個長約1000萬秒差距（3200萬光年），質(zhì)量高度集中的薄層內(nèi)，處于靜止狀態(tài)。也就是說，“本星系群”內(nèi)的所有星系，都被一張“薄片”狀的暗物質(zhì)結構包裹在內(nèi)。
這張暗物質(zhì)“薄片”的長度超過3200萬光年，遠遠超出了“本星系群”的范圍。模擬結果還顯示，在這張“薄片”的兩側，存在大范圍的低密度空間。事實上宇宙中也確實存在這樣的低密度空間，它們就是所謂的“本地空洞（Local Voids）”。不僅如此，模擬還在事先不知道存在“本超星系團”的情況下，不但預言了“本超星系團”的存在，還預言其中的星系分布必然會呈現(xiàn)出扁平化的趨勢。
左圖為本星系群俯視圖。最亮的兩個光點代表銀河系和仙女座星系，亮藍色光點代表本星系中的31個星系。粉紫色區(qū)域代表了暗物質(zhì)的分布。箭頭及其長短代表暗物質(zhì)相對于均勻宇宙膨脹的運動和速度快慢。右圖為側視圖，可以看到該暗物質(zhì)結構的形態(tài)如同一張“薄片”，而其周圍的暗物質(zhì)和空洞結構形態(tài)整體上如同一個巨大的“三明治” 。
Max Planck Institute
參考
The mass distribution in and around the Local Group
https://www.nature.com/articles/s41550-025-02770-w
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