如果你想知道自己在宇宙中的位置,可以从你的宇宙地址开始:你居住在地球、太阳系、银河系、本星系群、室女座星系团、室女座超星系团、拉尼亚凯亚超星系团。得益于新的深空调查,天文学家现在认为所有这些地方都是一个更大的宇宙结构的一部分,这个结构被称为「沙普利集中」。
天文学家将沙普利集中称为「引力盆」,这是一个充满质量的区域,充当一个「吸引器」。它包含许多星系团和星系群,是本地宇宙中物质最集中的区域。所有这些星系,加上暗物质,都对集中施加了它们的引力影响。宇宙中有许多这样的盆地,包括拉尼亚凯亚。天文学家正在努力更精确地调查它们,这将有助于提供更精确的宇宙最大结构的地图。
一个由夏威夷大学的天文学家R. Brent Tully领导的小组测量了大约56,000个星系的运动,以了解这些盆地及其在空间中的分布。「我们的宇宙就像一个巨大的网络,星系躺在细丝上,在引力将它们拉到一起的节点处聚集,」Tully说。「就像水流在流域内流动一样,星系在宇宙引力盆中流动。这些更大的盆地的发现可能会根本改变我们对宇宙结构的理解。」
宇宙流和映射结构 Tully的团队被称为宇宙流,他们研究这些遥远星系在空间中的运动。该团队的「红移」调查揭示了我们本地星系引力盆的大小和规模可能发生了变化。我们已经知道我们「生活」在拉尼亚凯亚,它大约有5亿光年宽。然而,其他星系团的运动表明有一个更大的「吸引器」指导星系团流动。宇宙流数据表明,我们可能是沙普利集中的一部分,其体积可能是拉尼亚凯亚的10倍。它大约是宇宙中最大结构「长城」体积的一半,这是一串横跨14亿光年的星系。
沙普利集中最初由天文学家Harlow Shapley在20世纪30年代观测到,作为一个位于半人马座的「云」。这个超星系团出现在我们所在星系团(我们居住的地方)运动的方向上。因此,科学家推测它可能影响我们星系的奇特运动。有趣的是,室女座超星系团(和本星系群和银河系)似乎正在向沙普利集中移动。Tully等人正在进行的调查应该确认向吸引它们的东西的运动。
探索宇宙中越来越大的结构 这些引力盆来自哪里?从某种意义上说,它们和宇宙及其物质的宇宙网一样古老。宇宙网和这些引力盆的种子是在大约138亿年前种植的。大爆炸之后,婴儿宇宙处于一个炎热密集的状态。随着它的膨胀和冷却,物质的密度开始波动。这些密度波动中有微小的差异。将它们视为最早的「种子」,星系、星系团,甚至是我们在今天的宇宙中看到的更广阔结构。
随着天文学家调查天空,他们找到了所有这些不同结构的证据。现在,他们必须解释它们。沙普利集中是我们拉尼亚凯亚所属的大盆地的想法意味着当前的宇宙学模型并没有完全解释它的存在。
「这一发现提出了一个挑战:我们的宇宙调查可能还不够大,无法绘制这些巨大盆地的全部范围,」夏威夷天文学家Ehsan Kourkchi说。「我们仍在用巨大的眼睛凝视,但即使这些眼睛也可能无法捕捉到我们宇宙的全貌。」
测量吸引器 所有这些星系、星系团和超星系团中的主要角色是引力。质量越大,引力对运动和物质分布的影响就越大。对于这些引力盆,Tully的团队研究了它们对区域内星系运动的影响。这些盆地对位于它们之间的星系施加了一种「拔河」。这影响了它们的运动。特别是,像Tully团队正在进行的红移调查将映射径向运动(沿视线方向),速度(它们移动的速度)和其他相关运动。通过绘制我们本地宇宙中星系的速度,团队可以定义每个超星系团占主导地位的空间区域。
当然,这些运动很难定义。这就是为什么团队进行不同类型的测量。他们不仅仅映射星系中发光的物质。他们还必须考虑到推断出的暗物质的存在。还有其他复杂性。例如,并非所有星系都是一样的——也就是说,它们在形状(形态)和物质密度上有所不同。天文学家可以通过测量所谓的「星系异常速度」来解决这个问题。这是它的实际速度和预期的「哈勃流」速度(反映了星系之间的引力相互作用)之间的差异。
Tully团队调查的结果应该提供这些空间区域的越来越精确的3D地图。包括它们的结构以及它们的运动和速度。反过来,这些地图应该让我们更深入地了解整个宇宙中所有物质(包括冷暗物质)的分布。