暗物质与暗能量

宇宙网

从任何一个星系往外拉得足够远,一幅惊人的图案就会浮现。星系并非随机散布在空间中,也不是均匀铺开。它们沿着发光的纤维串成一线,在纤维交汇处堆积成致密的星系团,并留下广袤、几乎空无一物的泡泡,称为空洞。整体看上去像一张缠结的蛛网,又像肥皂泡的泡沫,绵延数亿光年。这就是宇宙网——自然界中最大的图案。

这张网有一套层级化的部件。空洞是巨大的圆形空旷,直径数千万到数亿光年,几乎没有星系居住其中。墙(或片)是包裹着空洞的、扁平的星系曲面。纤维是物质沿之汇集的、线状的桥,而在几条纤维交会的节点上,坐落着星系团,那是最致密的结。关键在于,这副骨架是由暗物质雕塑出来的:看不见的暗物质先在引力下聚成纤维与晕的网,普通气体随后顺势流入这些暗的势阱,形成星系。我们看到星系照亮了这张网,但暗物质才是那副框架。

宇宙网是暗物质最清晰的指纹之一。从早期宇宙微小的密度涟漪出发、加入冷暗物质和暗能量的计算机模拟,自然而然地长出一张与巨型星系红移巡天所测得的真实之网相吻合的网。空洞和纤维的大小与形状,编码着宇宙的配方——有多少物质、有多少暗能量——所以这张网不只是一幅美丽的图,更是一件精密的宇宙学测量工具。

斯隆数字巡天等星系红移巡天,绘制了数百万个星系的三维位置。这些图揭示出长长的纤维,比如「斯隆长城」——一片长达十多亿光年的星系之墙,分隔着直径数亿光年的空洞——把宇宙网赤裸裸地呈现出来。

红移巡天揭示出星系沿纤维串接、环绕着广袤空洞的图景——宇宙网。

星系只是这张网中被点亮的部分;勾勒纤维的大部分质量是暗物质,外加弥散的星系际气体。这张网也不是固定的结构——随着宇宙膨胀,它持续生长、变得更分明。

又称
large-scale structurecosmic foam宇宙大尺度结构宇宙網狀結構