2025年高考物理寬達2億光年的大尺度結構

　　[趣味物理]寬達2億光年的大尺度結構

　　日本國立天文臺今天宣布，由日本東北大學、國立天文臺和京都大學的科學家組成的研究小組在距地球120億光年處，發現了比“超星系團”更大的大尺度結構。在其中，科學家還發現了為數眾多的、大于銀河系數倍的巨大氣體天體，并發現這些天體有著巨大質量。

　　科學家認為，這些存在于宇宙初期的巨大氣體天體與銀河系誕生有重要關系。

　　研究小組利用位于夏威夷的“昴”天文望遠鏡的大視角主焦點照相機對距地球約120億光年宇宙中星系密集的區域附近進行了觀察，發現這片區域只不過是一個大尺度結構的一部分，而這個大尺度結構最寬處長約2億光年，比已知的最大超星系團還要巨大，其中的天體密度比宇宙平均星系數量密度高3至4倍。科學家目前已知的銀河系高密度區域只有0.5億光年規模，新發現超出了科學家的想象。研究小組利用微光天體分光裝置對大尺度結構內的星系進行了詳細立體觀測，發現這一構造由三條絲狀相互交錯構成，這是科學家首次發現在宇宙初期存在巨大絲狀構造。

　　科學家一直認為，在宇宙誕生20億年的宇宙初期，發現這種大尺度結構的概率極低。研究小組認為，此次發現的大尺度結構，其規模之大、星系密度之高，在宇宙中非常罕見。科學家推測，它的規模和密度可能是隨著時間的推移在不斷增長，最后幾個巨大星系團匯集發展成了如此大的規模。

　　科學家同時還指出，在這一星系密集區域、絲狀構造的連接點處，有兩個已知的巨大氣體天體，其中之一直徑為40萬光年。研究小組利用“昴”天文望遠鏡沿著絲狀構造，又發現了33個10萬光年規模以上的新巨大氣體天體。這也是首次在初期宇宙發現如此眾多的巨大氣體天體。

　　研究小組認為，這些巨大氣體天體與宇宙的誕生有著相當重要的關系。目前，關于巨大氣體天體的出現有4種學說：1.銀河系誕生時氣體冷卻收縮的“氣體冷卻說”；2.不斷誕生的星球發出的紫外線使氣體發光的“光電離說”；3.壽命短暫質量巨大的星球經過不斷的超新星爆發，吹爆附近氣體的“銀河系風說”；4.宇宙大爆炸說。科學家在詳細分析這些巨大氣體天體后，發現其形狀和亮度各不相同。有些天體呈泡沫狀，根據精密模擬試驗，泡狀氣體天體再現了“銀河系風說”，其他天體形狀因氣體稀少呈鋪開狀態。

　　研究小組還發現，這些巨大氣體天體中的氣體以每秒超過500米的高速運動，根據其大小和活躍程度，科學家認為這些天體是與銀河系相同或10倍于銀河系的大質量天體。

　　地球所處的銀河系周圍有各種各樣的星系，但是大質量銀河系在宇宙初期是如何誕生以及如何進化，雖然有理論假設，但是仍缺少充分的觀測。此次是世界上首次對初期宇宙廣范圍區域大質量星系密集誕生的成功觀測，具有劃時代意義。京都大學松田有一研究員說，這些巨大氣體天體可以看作大質量銀河系誕生的現場，對其詳細觀察和分析，可以幫助理解大質量銀河系的誕生和進化。東北大學副教授林野友紀認為，宇宙初期的巨大氣體天體可能是現在的銀河系的祖先，研究成果可能會揭開銀河系形成之謎。

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