暗物質與暗能量
宇宙網
從任何一個星系往外拉得足夠遠,一幅驚人的圖案就會浮現。星系並非隨機散布在空間中,也不是均勻鋪開。它們沿著發光的纖維串成一線,在纖維交匯處堆積成緻密的星系團,並留下廣袤、幾乎空無一物的泡泡,稱為空洞。整體看上去像一張纏結的蛛網,又像肥皂泡的泡沫,綿延數億光年。這就是宇宙網——自然界中最大的圖案。
這張網有一套層級化的部件。空洞是巨大的圓形空曠,直徑數千萬到數億光年,幾乎沒有星系居住其中。牆(或片)是包裹著空洞的、扁平的星系曲面。纖維是物質沿之匯集的、線狀的橋,而在幾條纖維交會的節點上,坐落著星系團,那是最緻密的結。關鍵在於,這副骨架是由暗物質雕塑出來的:看不見的暗物質先在重力下聚成纖維與暈的網,普通氣體隨後順勢流入這些暗的位阱,形成星系。我們看到星系照亮了這張網,但暗物質才是那副框架。
宇宙網是暗物質最清晰的指紋之一。從早期宇宙微小的密度漣漪出發、加入冷暗物質和暗能量的電腦模擬,自然而然地長出一張與巨型星系紅移巡天所測得的真實之網相吻合的網。空洞和纖維的大小與形狀,編碼著宇宙的配方——有多少物質、有多少暗能量——所以這張網不只是一幅美麗的圖,更是一件精密的宇宙學測量工具。
史隆數位巡天等星系紅移巡天,繪製了數百萬個星系的三維位置。這些圖揭示出長長的纖維,比如「史隆長城」——一片長達十多億光年的星系之牆,分隔著直徑數億光年的空洞——把宇宙網赤裸裸地呈現出來。
紅移巡天揭示出星系沿纖維串接、環繞著廣袤空洞的圖景——宇宙網。
星系只是這張網中被點亮的部分;勾勒纖維的大部分質量是暗物質,外加瀰漫的星系際氣體。這張網也不是固定的結構——隨著宇宙膨脹,它持續生長、變得更分明。
又稱
另見