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第31章 斯隆长城(第7页)

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:它们从纤维的一端向另一端运动,然后返回,循环往复。

这种运动不仅塑造了星系的分布,还影响了星系的演化。

例如,当星系向纤维中心运动时,会遇到更多的气体和暗物质,恒星形成率升高;当它们向末端运动时,气体供应减少,恒星形成率降低。

这种“呼吸”

模式,解释了斯隆长城中星系类型的径向梯度。

五、理论碰撞:Λcd模型能否解释斯隆长城?小主,这个章节后面还有哦,,后面更精彩!

尽管斯隆长城的形成符合Λcd模型的预测,但它的一些特征仍对模型提出了“微调”

要求。

其中最关键的问题是:暗物质的性质是否足够“冷”

(ld),以形成如此细长的纤维结构?1冷暗物质与纤维形成Λcd模型中的暗物质是“冷”

的——即它的粒子运动速度远低于光速(非相对论性)。

冷暗物质的引力塌缩会形成小尺度的结构(如矮星系),然后通过合并形成大尺度结构。

这种“自下而上”

的形成模式,被认为是斯隆长城等纤维结构的根源。

但如果暗物质是“温”

的(wardarkatter,粒子运动速度较高),那么小尺度的结构(如矮星系)将无法形成,大尺度结构的形成也会受到抑制——斯隆长城这样的细长纤维结构可能无法出现。

因此,斯隆长城的存在,为暗物质的“冷”

性质提供了间接证据。

2模型的“微调”

空间尽管Λcd模型能解释斯隆长城的形成,但它的密度涨落幅度(即宇宙早期量子涨落的大小)需要精确调整,才能产生这样的结构。

根据普朗克卫星的b观测,宇宙早期的密度涨落幅度约为10??(即十万分之一)。

如果这个幅度再小10,那么斯隆长城这样的结构将无法形成;如果再大10,那么宇宙中的结构将过于密集,无法形成可观测的纤维结构。

这种“精细调节”

问题,并非斯隆长城独有,而是Λcd模型面临的普遍挑战。

天文学家正在通过更深入的观测(如lsst的深度巡天)和理论研究(如修改引力理论)来解决这个问题。

例如,一些修改引力理论(如f(r)引力)预测,暗物质的引力作用在大尺度上更强,可能更容易形成斯隆长城这样的结构——但这些理论仍需观测验证。

六、最新进展:jwst与下一代巡天的新发现近年来,随着jwst的发射和下一代巡天项目(如lsst、euclid)的启动,斯隆长城的研究进入了“精准时代”

这些新的观测设备,正在揭开斯隆长城的更多秘密:1jwst的高红移星系观测jwst的近红外相机(nirca)和光谱仪(nirspec)具有极高的灵敏度,能够观测到红移z>10的星系(距离地球超过130亿光年)。

2023年,jwst团队发布了斯隆长城中z=11的星系观测结果:这些星系的直径约为100秒差距(仅为银河系的1100),恒星形成率约为100rassesperyear,但金属丰度仅为太阳的1。

这些结果进一步验证了层级形成理论:宇宙中的第一批星系非常小,但恒星形成率很高,它们通过合并形成更大的星系,最终成为斯隆长城中的椭圆星系。

jwst的数据还显示,斯隆长城中的高红移星系比之前预期的更多(约为之前的2倍),这说明宇宙早期的结构形成比Λcd模型预测的更高效。

2lsst的深度巡天即将于2025年启动的lsst(rsynopticsurveytelespe,现更名为rubobservatory)将对整个南半球天空进行深度巡天,累计获取约200亿个星系的光谱数据。

对于斯隆长城来说,lsst的价值在于提高结构的分辨率:它能够识别出斯隆长城中更小的超星系团(质量约为1012太阳质量)和更细的暗物质纤维(直径约为1百万光年)。

通过lsst的数据,天文学家希望能够回答:斯隆长城是否是一个更大的宇宙结构的一部分?例如,它是否与附近的“沙普利超星系团”

(shapleysupercster)相连?如果是,那么整个结构的长度将达到20亿光年,成为宇宙中最大的纤维结构之一。

3euclid卫星的宇宙网测绘欧几里得卫星(euclidspacetelespe)将于2027年发射,其主要任务是绘制宇宙网的三维地图。

与sdss相比,euclid的视场更大(约整个天区的13),灵敏度更高(能够观测到红移z>2的星系)。

对于斯隆长城来说,euclid的价值在于测量其暗物质分布的精度:它能够通过引力透镜效应,绘制出斯隆长城中暗物质的“纤维网络”

,揭示暗物质如何引导气体流入星系。

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