提到太空,不少人可能會覺得那是片均勻的海洋,星星啊、氣體啊,都規規矩矩地散布著。但要是湊近了看,或者拉遠了瞧,就會發現這片海洋里藏著太多不按常理出牌的細節。
先從咱們能摸到點邊的小尺度說起吧。星際空間里最多的是氫和氦,還有些碳啊硅啊聚成的小塵埃。說起來密度低得嚇人,氣體平均一立方厘米才一個原子,塵埃更是萬億立方米里才有一個粒子。可這些稀客偏不老實,總愛湊堆兒。分子云就是這么來的,里面的物質密度能比周圍高幾百倍,像獵戶座星云那樣的地方,就是這些分子云忙著生星星的產房。不光有聚集,還有空落落的地方,星系里藏著不少空洞,物質少得可憐,旁邊又拖著長長的宇宙纖維,把星系團連在一起,跨度能到幾億光年。更有意思的是,這些星際物質還會調皮地擋光,遠處的恒星光線被它們一遮,就像霧天里的車燈,看著模模糊糊的;藍光比紅光更容易被散射,星星也就顯得更紅了些,這都是它們扎堆兒留下的痕跡。
把鏡頭拉遠到一億到十億光年的中尺度,太空又換了副模樣。這里的物質像是搭積木,星系團、超星系團擠成一個個核,周圍纏著絲狀結構,中間裹著巨大的空洞,直徑能有幾億光年。科學家發現過跨度33億光年的巨型弧,還有周長40億光年的大圓環,這些大家伙的存在,早就把均勻的老觀念打破了。這背后少不了暗物質的功勞,它占了宇宙總質能的27%,看不見摸不著,卻像只隱形的手,拉著普通物質往一塊兒聚。它的密度從星系中心往外慢慢變稀,讓這片區域的抱團現象更明顯了。
再往遠看,超過十億光年的時候,事情又簡單了些。哈勃望遠鏡拍的深場照片里,星系分布看著就均勻多了,各個方向的密度差別還不到0.3%。宇宙微波背景輻射更能說明問題,那是宇宙剛誕生時留下的余溫,溫度波動只有十萬分之一那么點,可見早期宇宙有多平整。大概十億光年就是個坎兒,比這小的尺度,各種結構擠擠攘攘,比這大了,就慢慢趨向平滑,像是被誰用大刷子刷過一遍。
不過宇宙從不是省油的燈。按標準模型算,物質應該更疙瘩才對,但實際觀測到的均勻性比預想的高出近10%,這說明暗能量或者我們對引力的理解,可能還有沒看透的地方。微波背景輻射里還有些冷斑,溫度比周圍低一塊,有人猜是早期宇宙的量子漲落鬧的,也可能藏著我們還不知道的物理規則。
這么一想,太空的均勻與否,全看你站在哪個尺度上瞧。小到恒星周圍的塵埃,大到百億光年的宇宙,就像用不同焦距的鏡頭拍同一個對象,每個鏡頭里都有自己的故事。這些故事里,有物質怎么聚在一起,有暗物質怎么悄悄發力,還有那些讓科學家撓頭的不符合預期。
你有沒有想過,為什么宇宙要在不同尺度上玩這么多花樣?是演化到這兒的必然,還是藏著什么沒被發現的規律?來評論區聊聊你的看法吧。
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