天文学家发现跨越18亿光年的超级虚空

使用普朗克卫星制作的宇宙微波背景图。右下角的椭圆形冷点位于银河系南半球的Eridanus星座。插图显示了这个异常天空的环境，这是Szapudi小组使用PS1和WISE数据绘制的，以及在宇宙微波背景温度数据中所观察到的。与冷点对齐的巨大超空隙的角直径超过30度，用白色圆圈标记。

使用WISE-2MASS红外星系目录与Pan-STARRS1（PS1）星系相匹配，天文学家发现了与宇宙微波背景冷点对齐的超空。

夏威夷大学马诺阿分校的IstvánSzapudi博士说，天文学家可能已经发现“有史以来人类发现的最大个体结构”。Szapudi博士及其团队在《皇家天文学会月刊》上报告了他们的发现。

2004年，天文学家检查了大爆炸（宇宙微波背景或CMB）遗留下来的辐射图，发现了冷点，这是一个超出预期的天空异常寒冷区域。围绕大爆炸理论的物理学预言了婴儿宇宙中各种大小的变暖和变冷点，但如此大而又如此寒冷的这一点是出乎意料的。现在，天文学家可能已经找到了有关冷点存在的一种解释。

如果“冷点”起源于大爆炸本身，则可能是标准宇宙学（基本上是大爆炸理论和相关物理学）无法解释的奇异物理学的罕见迹象。但是，如果它是由我们与CMB之间的前景结构引起的，则表明宇宙质量分布中存在极为罕见的大规模结构。

Szapudi小组使用位于毛伊岛哈雷阿卡拉的夏威夷Pan-STARRS1（PS1）望远镜的数据和美国宇航局的广域勘测浏览器（WISE）卫星的数据，发现了一个巨大的超空洞，其广阔的区域横跨18亿光年，其密度为星系比已知宇宙中的平常低得多。通过将PS1在光学波长下的观测值与WISE在红外波长下的观测值相结合，估计到该天空部分中每个星系的距离和位置，可以发现该空洞。

较早的研究也在夏威夷进行，观察到沿冷点方向的区域要小得多，但是他们只能确定在天空的那部分没有非常遥远的结构。矛盾的是，识别附近的大型结构比找到远处的结构困难，因为我们必须绘制天空的较大部分才能看到较近的结构。因此，由AndrásKovács博士（匈牙利布达佩斯，EötvösLoránd大学）从PS1和WISE创建的大型三维天空图对于这项研究至关重要。超空距我们只有30亿光年，这是宇宙事物中相对较短的距离。

想象一下，在您（观察者）和CMB之间，几乎没有任何事情的情况下，存在着巨大的空白。现在，将虚空视为一座小山。当光进入虚空时，它必须爬上这座小山。如果宇宙没有进行加速膨胀，那么空隙将不会显着发展，而光会降下山丘并重新获得它离开空隙时所损失的能量。但是随着加速的扩展，随着光线在山上蔓延，山丘明显地被拉伸了。到光从山上下来时，山变得比光进入时更平坦，因此光无法吸收进入空隙时失去的所有速度。光以较少的能量离开空隙，因此以较长的波长射出，这对应于较低的温度。

即使以光速行驶，通过超级空隙也要花费数亿年的时间，因此这种可测量的效果（称为综合萨克斯-沃尔夫（ISW）效果）可能为冷点提供了解释。这个斑点是迄今为止在CMB中发现的最严重的异常之一，首先是由称为“威尔金森微波各向异性探测器”（WMAP）的NASA卫星，最近是由欧洲航天局发射的卫星普朗克。

尽管超空洞的存在及其对CMB的预期影响不能完全解释冷点的所有特性，但同一位置的超空洞和冷点不太可能是巧合。该团队将继续使用PS1的改进数据以及智利用望远镜进行的暗能量调查（Dark Energy Survey）来继续工作，该调查是研究冷点和超空以及德拉科星座附近的另一个大空洞。

出版物：Istvan Szapudi等人，“与宇宙微波背景的冷点对准的空洞的探测”，MNRAS（2015年6月11日）450（1）：288-294；土井：10.1093 / mnras / stv488

研究报告的PDF副本：与宇宙微波背景冷点对准的空洞的检测

图像：图形由GergőKránicz提供。图片来源：ESA普朗克协作。