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射电:利用甚大阵列(v)和erkat射电望远镜,观测到该结构中活跃星系核(agn)的射电喷流(由超大质量黑洞吸积物质产生),其分布与光学星系的纤维结构高度一致,表明活动星系核的能量反馈可能影响了大尺度结构的演化。
宇宙微波背景:普朗克卫星(pnck)的b偏振数据显示,武仙-北冕座区域对应的b温度涨落(Δtt≈10-5)略高于宇宙平均,这与大质量结构形成时的引力势阱对b光子的“sachs-wolfe效应”
一致,为结构的早期起源提供了间接证据。
至此,武仙-北冕座宇宙长城不再是“数据噪声”
,而是被多波段观测共同证实的真实宇宙结构。
第三节武仙-北冕座宇宙长城的基本参数:宇宙尺度的“量天尺”
要准确定义一个宇宙结构的大小,需综合考虑其空间跨度、质量、红移范围等参数。
由于武仙-北冕座宇宙长城仍在研究中(其边界可能随观测精度提升而扩展),目前公认的参数基于2020年《自然·天文学》杂志的多机构联合研究。
31空间跨度:从“边缘”
到“核心”
的三维延伸武仙-北冕座宇宙长城的三维结构可简化为一个“主纤维”
(afint)连接多个“次级纤维”
(sub-fints),整体呈现为“树状”
形态。
根据多信使数据的联合拟合:小主,这个章节后面还有哦,,后面更精彩!
最长维度(赤经方向):约100亿光年(30亿秒差距)。
这一数值通过测量结构两端最远星系的红移差(z≈01至z≈10)计算得出——红移差反映了宇宙膨胀导致的距离变化,结合哈勃常数(h?≈70kspc),可推算出共动距离(ovgdistance)约为30亿秒差距(100亿光年)。
宽度(赤纬方向):约15亿光年(45亿秒差距)。
宽度定义为结构在垂直于最长维度方向的星系密度下降至峰值的1e(约37)时的距离。
厚度(径向方向):约2亿光年(06亿秒差距)。
厚度指从结构中心到边缘的星系密度梯度变化区域,主要由暗物质晕的引力势阱深度决定。
相比之下,此前已知的斯隆长城(sloangreatwall)长度约15亿光年(465亿秒差距),而武仙-北冕座宇宙长城的长度是其6倍有余,是目前已知宇宙中最长的连续结构。
32质量构成:可见物质与暗物质的“二重奏”
宇宙结构的总质量主要由暗物质主导,武仙-北冕座宇宙长城也不例外。
通过以下方法可估算其质量:引力透镜效应:弱引力透镜(weaklensg)通过观测背景星系的形状畸变,反推前景物质的分布。
普朗克卫星的弱透镜数据显示,武仙-北冕座区域的质量密度约为宇宙平均密度的100倍,对应总质量约为1017倍太阳质量(☉)。
星系团动力学:结构中包含约80个已识别的星系团(如abell2151武仙座星系团、abell2218北冕座星系团等),每个星系团的质量约为1014-1015☉。
通过virial定理(维里定理)计算星系团的总质量,并考虑纤维中星系的运动速度弥散,可估算结构总质量约为12x1017☉。
宇宙学模拟对比:利用宇宙大尺度结构模拟(如ilstristng项目),输入Λcd模型的参数(暗物质密度Ω?≈03,哈勃常数h?≈70),生成的人工宇宙中出现类似结构的概率极低(小于01),但其质量与观测值高度吻合,验证了Λcd模型的自洽性。
值得注意的是,可见物质(恒星、气体等)仅占总质量的约15,其余85为暗物质。
这一比例与宇宙整体的质能构成一致,进一步支持了暗物质主导结构形成的理论。
33红移范围与宇宙学年龄:跨越宇宙的“时间胶囊”
武仙-北冕座宇宙长城中的星系红移范围约为z=01至z=10,对应的光宇宙学距离(ositydistance)分别为约13亿光年至32亿光年(因宇宙膨胀,距离随红移非线性增长)。
这意味着,我们今天观测到的该结构中最遥远的星系(z≈10),其光线已在宇宙中旅行了约100亿年——它们发出的光形成于宇宙年龄约38亿年时(当前宇宙年龄约138亿年),而最近邻的星系(z≈01)则形成于约40亿年前。
这种“时间跨度”
使得武仙-北冕座宇宙长城成为研究宇宙结构演化的“活化石”
:通过比较不同红移处星系的形态(如旋涡星系与椭圆星系的比例)、金属丰度(重元素含量)和恒星形成率(sfr),可以追踪星系在大尺度结构中的演化历程。
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