天文學家在南非卡魯沙漠的荒原上豎起耳朵,聆聽來自宇宙深處的低語。2025年初,MeerKAT射電望遠鏡陣列揭示了一個驚人發現:在銀河系中心正后方的宇宙深空中,719個星系正悄然集結。
其中超過三分之二——約480個星系——是人類從未知曉的宇宙居民。它們隱匿的位置如此特殊,正好處于天文學家稱之為“隱匿帶”的宇宙禁區方向。
這片新發現的星系群位于船帆座超星系團方向,距離地球數億光年。
深藍色圓點標記著懸浮在銀河盤面上方(北天極方向)的星系,淺藍色三角則標示著沉沒在銀盤下方(南天極方向)的成員。
這個星系群的發現并非偶然,而是人類突破觀測邊界的勝利。
地球在銀河系中的位置決定了我們視野的局限。我們棲身于銀河系的盤面上,距離銀心約3萬光年。
當我們望向銀盤兩側時,視線可直達宇宙深處,觀測遙遠的河外星系。但當我們轉向銀河系中心方向時,視野便被密集的恒星、氣體和塵埃構成的巨幕所阻擋。
這片被天文學家稱為“隱匿帶”(Zone of Avoidance)的區域,成為地面望遠鏡無法穿透的宇宙禁區。
隱匿帶不僅是觀測障礙,更隱藏著宇宙運動的秘密。科學家發現,銀河系及其鄰近星系都在朝這個方向墜落——銀河系正以每秒600公里的驚人速度向隱匿帶深處移動。這種運動表明隱匿帶背后存在一個巨大的引力深淵。
早在上世紀70年代,科學家通過分析宇宙微波背景輻射的溫度差異就發現了這一現象:銀河系一側的溫度略高于另一側,這微小的不對稱性揭示了銀河系的高速運動。
1986年,天文學家進一步將引力異常源鎖定在南三角座和矩尺座方向,并將其命名為“巨引源”(Great Attractor)。
突破隱匿帶的封鎖需要特殊的技術手段。幸運的是,射電波能夠穿透光學望遠鏡無法逾越的星際塵埃。
坐落于南非的MeerKAT射電望遠鏡陣列由64個直徑13.5米的碟形天線組成,其對中性氫發出的21厘米譜線特別敏感。
宇宙中中性氫的含量極為豐富,它們如同星系存在的“指紋”——中性氫云團的分布直接反映了星系和星系團的分布特征。
MeerKAT的高分辨率使天文學家能夠逐一辨識銀心背后船帆座方向的中性氫團塊,每個團塊理論上對應一個星系。
“通過中性氫巡天,我們相當于給銀河系中心做了一次深度‘透視’。”研究團隊成員解釋道。
這項名為“船帆座超星系團隱匿帶盲區中性氫巡天”的研究成果已被收錄于arXiv預印本數據庫(論文編號:2411.07084),為宇宙大尺度結構研究開辟了新途徑。
隱匿帶背后的719個星系并非孤立存在,它們構成了理解“巨引源”這一宇宙謎題的關鍵拼圖。
巨引源位于拉尼亞凱亞超星系團的引力中心——這個超星系團直徑達5.2億光年,包含約10萬個星系,銀河系只是其中十萬分之一的微小存在。
巨引源的本質曾長期困擾天文學家。早期X射線觀測(如1990年ROSAT衛星)發現矩尺座星系團是其組成部分,但該星系團質量僅有太陽質量的10^15倍,不足以解釋銀河系受到的超強引力。
謎底隨著深空觀測逐步揭開,夏普利超星系團,位于矩尺座后方6.5億光年處,質量相當于銀河系的1萬倍,為巨引源貢獻了主要引力。
船帆座超星系團,最新發現的巨型結構,跨度達8.7億光年,其引力可解釋銀河系向巨引源運動的每秒50公里速度分量。
多重星系團集合體,巨引源本質上是多個超星系團共同形成的引力“盆地”,總質量估計達太陽質量的3-5.4京倍(1京=10^16)。
這些發現證實,巨引源是宇宙纖維網狀結構中的關鍵節點——即若干宇宙長城(星系大尺度結構)的交匯點。
盡管銀河系正以驚人速度奔向巨引源,但這注定是一場沒有終點的旅程。宇宙的加速膨脹從根本上改變了這場引力追逐的結局。
巨引源的退行速度高達3120公里/秒,遠超銀河系的運動速度(600公里/秒),每326萬光年的距離上,空間以68公里/秒的速度擴張;即使不考慮膨脹,銀河系也需要950億年才能抵達巨引源——遠超銀河系自身的壽命。
更深刻的是,巨引源本身也難逃宇宙膨脹的撕裂命運。天文學家認為,宇宙長城結構正被暗能量驅動的膨脹逐漸瓦解。
考慮到光傳播的時間延遲,我們今天觀測到的巨引源可能早已分崩離析,只是銀河系尚未“感知”到這一變化。
2017年,希伯來大學的研究團隊揭示了影響銀河系運動的另一神秘力量。
通過分析數千個星系的運動軌跡,科學家發現銀河系及鄰近星系正在持續遠離一個直徑約1億光年的球狀空間——“偶極排斥者”(Dipole repeller)。
令人驚訝的是,該區域內星系極為稀少,幾乎是一個宇宙空洞。
這個巨大空洞產生的影響顛覆了經典引力認知,并非空洞產生斥力,而是空洞區域缺乏足夠的質量產生引力牽引。
在周圍物質密度不均勻的情況下,星系自然向質量更大的區域移動。
宇宙空洞中幾乎沒有物質引力制約,暗能量驅動的膨脹在此區域更為顯著,導致空洞體積更快增大。
這種“推力”與夏普利超星系團的引力各貢獻50%,共同決定了拉尼亞凱亞超星系團的運動狀態。
2024年9月《自然·天文學》的最新研究更發現,夏普利超星系團本身可能只是一個更大引力盆地——“超級巨引源”的一部分。
整個拉尼亞凱亞結構可能都隸屬于這個以夏普利為中心的巨型系統。
719個星系的發現如同在宇宙迷霧中點亮一盞燈。船帆座方向的這些星系不僅填補了銀河系后方隱匿帶的觀測空白,更幫助科學家繪制出更完整的本地宇宙質量分布圖。
隨著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡等新一代觀測設備投入運行,天文學家正逐步揭開巨引源區域的完整面貌。
2024年初,韋伯望遠鏡對矮星系的高靈敏度觀測已經顛覆了宇宙再電離理論,表明這些微小星系對早期宇宙的演化作用遠超預期。未來對船帆座超星系團的深入研究可能帶來更多驚喜。
宇宙中沒有任何結構是永恒的。在暗能量主導的宇宙中,包括巨引源在內的所有大尺度結構終將消散。
但正是這種轉瞬即逝的宇宙演化圖景,使人類對719個星系和巨引源的每一次觀測,都成為見證宇宙歷史的珍貴時刻。
當我們凝視銀河中心背后那片曾經不可見的深淵,看到的不僅是星系的集結,更是宇宙宏偉交響樂中一個正在徐徐展開的音符。
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