銀河之外的星系墻

我們的銀河系呈旋渦狀，中心到處都是星星，這幅照片是美國宇航局斯皮策空間望遠鏡在紅外波段下拍攝的。藏在銀河系背后的就是“南極墻”，一片由成千上萬星系構成、跨度至少7億光年的星幕

我們銀河系背后的“隱帶”里藏著無數星系。

天文學家發現，本地宇宙的南部邊界橫亙著一片巨大的“星系墻”。這面星系墻的名字叫作南極墻，由成千上萬個星系組成——就像由數萬億恒星、黑暗世界、星際塵埃和氣體構成的星際蜂巢——這些星系的跨度至少7億光年，形成了一片巨大的星幕。南極墻在我們銀河系的塵埃、氣體和恒星背后蜿蜒，從北半球天區的英仙座一直延伸到最南邊的天燕座。這片星系墻質量極為巨大，甚至影響了宇宙局部的膨脹。

不過，不用費心去看這面星系墻。整個星系墻都藏在銀河系背后，天文學家異乎尋常地將這片區域命名為“隱帶”。

由巴黎-薩克雷大學丹尼爾·伯梅雷德（Daniel Pomarède）和夏威夷大學R·塔利（R. Brent Tully）領銜的國際天文學家團隊在《天體物理期刊》（Astrophysical Journal）的一篇論文中正式宣布星系墻加入本地宇宙。論文還配有體現本地宇宙斑點狀及條帶狀特征的地圖和圖表，以及一段南極墻巡游的視頻。

人類一直在探索自己在宇宙中的位置——也就是在諸多星系和無盡虛空中確定我們的星系鄰居——以及未來將要抵達的位置，而南極墻的發現正是這個長期任務的最新進展。

“令我們驚訝的是，南極墻的尺度和斯隆長城一樣大，與我們之間的距離則是后者的2倍，且因為隱藏在南半球天空中的被遮蔽部分中，所以一直沒有被我們注意到。”伯梅雷德博士在一封電子郵件中說。

“這項發現是體現可視化威力的典范。”塔利博士說。

這堵新的星系墻加入了一系列其他宇宙學特征：星系的結構或沒有星系的結構，如長城（也叫“巨墻”）、斯隆長城、武仙-北冕長城以及牧夫巨洞。在過去的幾十年里，天文學家逐漸了解并喜愛上了這些結構。

這篇新論文基于塔利博士及其同事對遠在6億光年以外的18 000個星系的距離的測量。相較之下，我們可以觀測的最遠天體——也就是在大爆炸后不久形成的類星體和星系——與地球的距離大約是130億光年。

南極墻內的星系無法直接觀測，但伯梅雷德博士和同事在匯總了世界各地的望遠鏡數據后，觀測到了南極墻的引力效應。

1929年，天文學家埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）提出了膨脹宇宙的概念，并且得到了證實，距今已近一個世紀。按照這個理論，在這個膨脹宇宙中，遠方的星系會不斷遠離我們（天文學家稱之為“退行”），就像不斷變大的氣球上的兩個斑點會越來越遠一樣。此外，星系離我們越遠，退行速度就越快，兩者之間的聯系由稱作哈勃定律的關系式決定。

星系遠離地球的這種運動會導致它們發出的光朝波長更長（也就是顏色更“紅”）、頻率更低的方向偏移，就像離我們遠去的救護車警笛一樣。這種現象叫作“紅移”，很容易測量，天文學家用它來表征宇宙尺度下的相對距離。伯梅雷德博士和同事自稱為“宇宙流動”研究小組。通過測量各個星系與地球間的距離，他們區分了宇宙膨脹導致的星系運動和引力不規則導致的星系運動。

結果發現：在南極墻內巨大物質團塊的引力下，地球與南極墻之間的星系退行要比正常情況下稍快一些，大概快了每秒30英里（約合48千米）；南極墻之外的星系的退行要比正常情況慢一些，這是因為受到了南極墻引力產生的阻力。

南極墻令人震驚的一個方面是，相較于這個團隊研究的這塊空間來說，南極墻實在是太大：相當于一束14億光年長的光絲反復彎折后塞進了半徑為6億光年的星云里。“這么小的空間里，幾乎不可能塞下任何更大的結構，”塔利博士在電子郵件中說道，“我們必須預判到，不可能完整觀測到所有這些光絲，必然有一部分被遮擋，超過我們的研究視野。”

不過，從宇宙學角度看，南極墻其實離我們并不遠。“你可能會好奇，如此巨大的宇宙結構，且距我們也不遠，怎么會一直沒被我們注意到呢？”在大學發布的相關公告中，伯梅雷德博士提出了這個疑問。

然而，在這個膨脹宇宙之中，有更多東西等待我們去觀測。

宇宙學家證明：在最大尺度上，宇宙的膨脹應當是平滑的，星系應該是均勻的。不過，在更小、更局部的尺度上，宇宙呈現塊狀和不均勻。天文學家發現，星系總是會聚集在一起，常常是成千上萬個星系聚在一起，形成名為“星系團”的巨大星云。這些星系團又會通過絲帶狀的發光鏈條和細絲連接在一起，形成綿延數十億光年的超星系團。星系團之間的其他區域則是稱為“空洞”的龐大黑暗荒漠。

把這些都聯系在一起，就能得出部分天文學家所稱的“地球的冗長地址”：我們生活在地球上，而地球位于太陽系之中，太陽系則位于銀河系之中，銀河系則是名叫“本星系團”的較小星系的一部分，而本星系團位于室女座超星系團邊緣，由數千個星系組成。

2014年，塔利博士提出，所有這些天體結構互相之間都有聯系，都是他稱之為“拉尼亞凱亞”的巨型天體結構的一部分——拉尼亞凱亞是夏威夷語，意為“開闊天空”或“巨大天堂”。他認為，拉尼亞凱亞總共擁有10萬個星系，橫跨5億光年。

所有這些物質團塊都會扭曲宇宙的膨脹。1986年，一個自稱為“七武士”的天文學家團隊宣布，人馬座方向上的廣闊天區中的星系離我們遠去的速度要比哈勃定律預言的快得多，就好像有什么東西正拽著它們跑一樣——天文學家稱這些未知之物為“巨引源”。這就是大尺度天體結構研究的開端。

“目前，我們認為巨引源位于我們所在的超星系團（我們團隊把這個巨大實體稱為拉尼亞凱亞超星系團）的中心區域。”塔利博士說，“這個超星系團的各個部分都在拉拽我們。”

于是，巨引源及類似的天文結構就給另一個長期沒有解決的宇宙之謎帶來了曙光——也就是，我們要到哪兒去？

1965年，天文學家發現，宇宙空間中到處都彌漫著微波輻射（熱浴）——熱浴的溫度是2.7開爾文，也就是-455℉（-270.56℃）。這種背景輻射是140億年前宇宙誕生之時產生的余溫。后續觀測表明，這種熱浴并不均勻：某個方向上的背景輻射要稍熱一些，這表明我們——地球、銀河系以及本星系團——就像魚缸里的金魚一樣在微波背景輻射中移動，以640千米/秒左右的速度朝半人馬座的方向運動，但最終目的地肯定遠不止是半人馬座。

南極墻在天球坐標系中的投影。銀河系所在的平面由灰色的塵埃圖表示，其背后的天體因被遮擋而無法直接觀測

為什么？魚缸另一側的什么東西在吸引我們？這是會出現在阿瑟·克拉克（Arthur C. Clarke）小說中的問題。在他的科幻作品中，人類總是在為某些深入宇宙盡頭且頗有意義的探險做準備。

“宇宙學的一大主要目標就是解釋這種運動。”塔利博士在一系列電子郵件中說道。從理論上說，這種運動肇始于物質的團塊狀分布，而團塊是從早期宇宙密集的微小波紋中發展起來。

“巨引源肯定是造成我們星系此類運動的重要原因。”塔利博士說。“南極墻也發揮了部分作用，”他補充并列舉了更多我們附近的星系團和空洞，“密集分布的每一座山丘和河谷都會感受到它的力量。”

造成這種運動的大多數物質，我們都無法直接觀測。按照令人困惑的荒謬宇宙的主流理論，宇宙包含的看不見的暗物質是發光原子物質的5倍。

目前，還沒有人知道暗物質究竟由什么構成，但宇宙學家認為，暗物質為宇宙中的發光結構提供了“引力腳手架”——星系、星系團、超星系團、空洞和像南極墻這樣的鏈狀結構全都由蜘蛛網般的細絲結構連接在一起，也就是我們現在熟知的“宇宙網”。宇宙學家總是會說，可見宇宙中的恒星和星系就像是山頂的雪或遠方黑暗圣誕樹的燈光。

不過，在追尋這些燈光、研究其運動方式的過程中，像塔利博士和他的宇宙攝像師這樣的宇宙學家，現在已經能夠探索燈光所在背景中的昏暗陰影：分布在宇宙各處的巨大質量云團，引力強到足以決定可見宇宙的命運，驅使各種天體結構形成各種形狀和區塊、“墻體”、“山谷”和空洞。

“這些暗物質具有自己的方式，”塔利博士說，“我們就像是試圖逆流而上的泳者，但被這些不可見的物質更快地帶向下游。”

資料來源 The New York Times