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第23章 博茨扎纳空洞(第3页)

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?值得注意的是,博茨扎纳空洞有时被称为“牧夫座空洞”

(bootesvoid),这一名称源于其所在的天区。

但严格来说,“牧夫座空洞”

是更早期的称呼,而“博茨扎纳”

可能源自附近的一个小型星座或当地天文台的命名习惯。

目前,国际天文学联合会(iau)并未正式命名该空洞,但在科普文献中,“博茨扎纳空洞”

因其更独特的名称而被广泛使用。

三、解剖空洞:从观测到理论的解析博茨扎纳空洞的“空”

并非绝对,其内部结构和演化过程蕴含着丰富的宇宙学信息。

通过多波段观测(光学、射电、x射线)和计算机模拟,天文学家正逐步拼凑出这个宇宙“气泡”

的完整画像。

31可见物质:稀疏的星系群与特殊的星系类型尽管博茨扎纳空洞内星系总数极少,但仍存在少量值得研究的案例。

例如,空洞中心的“vgs_127”

星系群包含5个星系,其中4个为椭圆星系,1个为不规则星系。

与宇宙中典型的星系群(如室女座星系团)相比,这里的星系质量更小,且彼此间距离更远(平均约500万光年,而室女座星系团内星系间距约100万光年)。

光谱分析显示,这些星系的金属丰度(即重元素含量)显着低于宇宙平均水平。

金属丰度低通常意味着恒星形成历史较短,或星系间物质交换较少。

结合空洞内缺乏气体的观测结果(通过射电望远镜探测中性氢hi线),天文学家推测,这些星系可能是“孤立演化”

的产物——由于无法从周围的纤维结构中获取新鲜气体,它们的恒星形成早已停止,沦为“死亡星系”

32不可见物质:暗物质的“薄弱区”

暗物质虽然不可见,但其引力效应可通过星系运动和引力透镜观测间接探测。

2018年,一个国际团队利用哈勃空间望远镜和钱德拉x射线天文台的数据,分析了博茨扎纳空洞周围的引力场。

,!

研究发现,空洞区域的暗物质密度仅为宇宙平均的15至110。

这种低密度的暗物质分布可能是空洞形成的关键:在宇宙早期,暗物质的引力本应将物质聚集,但某些区域的初始密度涨落低于平均值,导致暗物质晕无法有效形成,进而无法吸引重子物质形成星系。

此外,引力透镜观测显示,空洞边缘的暗物质晕对背景星系的光线产生了微弱的扭曲,但其强度远低于纤维区域的暗物质团块。

这进一步验证了空洞是暗物质分布的“凹陷区”

33高温气体与宇宙微波背景(b)的印记空洞并非完全“寒冷”

通过钱德拉x射线天文台的观测,天文学家在博茨扎纳空洞中探测到了温度高达1000万开尔文的热气体。

这些气体可能来自早期宇宙的原初等离子体,或星系团间的“星系际介质”

(ig)残留。

有趣的是,这些热气体的分布与宇宙微波背景(b)的温度涨落存在关联。

b是大爆炸的“余晖”

,其微小的温度差异(约十万分之一)反映了早期宇宙的物质分布。

分析显示,博茨扎纳空洞对应的b区域温度略低(约-10微开尔文),这与空洞内物质密度较低、引力对b光子的“苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应”

(sz效应)较弱一致。

34计算机模拟:重现空洞的诞生为了理解博茨扎纳空洞的形成机制,天文学家利用超级计算机运行宇宙大尺度结构模拟,如“千禧年模拟”

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