你知道拉尼亚凯亚超星系团是什么吗?

在无边无际的宇宙中,地球并不特色。就像银河系中数千亿颗其他行星一样,我们围绕着母星运行;就像千亿个太阳系一样,我们围绕着银河系旋转;就像宇宙中的大多数星系一样,我们被捆绑在一个星系群或星系团中。而且,就像大多数星系群和星系团一样,我们只是包含超过 100,000 个星系的更大结构的一小部分:超级星系团。我们所处的这个超级星系团的名字叫Laniakea(拉尼亚凯亚):夏威夷语意为“巨大的天堂”。

在我们可观测的宇宙中已经发现并绘制了超星系团,在那里,它们的丰富程度是已知最大星系团的十倍以上。不过,由于宇宙中存在暗能量,这些超级星团 ?——包括我们自己的 ?——只是表面结构。事实上,它们只是幻象,处于在我们眼前消散的过程中。

我们所知的宇宙起源于大约 138 亿年前的大爆炸。它充满了物质、反物质、辐射等;我们今天所知道的所有粒子和场,甚至可能更多人类没有发现的东西。然而,从大爆炸的最早时刻开始,能量和粒子并不是均匀的。相反,在所有尺度上都有微小的缺陷 ?— 大约在 0.003% 的水平 ?— 在这些区域中,某些区域的物质和能量比平均水平略高或略低。

在这些区域中的每一个小区域,都发生了着两股力量的对抗:

一方面,不断膨胀的宇宙将所有物质和能量分开,另一方面万有引力,它将所有形式的能量聚集在一起,导致大量物质聚集在一起。

由于正常物质和暗物质都存在于我们的宇宙中 ?— 但数量不足以导致整个宇宙重新坍缩 ?— 我们的宇宙首先形成恒星和星团,第一批出现在距地球诞生不到 2 亿年的时间里。在接下来的几亿年里,结构开始出现在更大的尺度上,第一个星系形成,星团合并,甚至星系也在生长以吸引附近较低密度区域的物质。

随着时间的流逝,我们从大爆炸以来的时间测量中跨越了数亿年到数十亿年,星系被引力聚集在一起形成了宇宙的第一个星系团。其中有多达数千个银河系大小的星系,大规模的合并在这些星团的核心形成了巨大的椭圆形庞然大物。

在更大的空间尺度和更长的时间尺度上,宇宙网开始形成,暗物质如细丝描绘出一系列相互连接的线条。暗物质驱动宇宙的引力增长,而正常物质也通过重力以外的力相互作用,导致在足够长的时间尺度上形成气体团、新恒星甚至新星系。

与此同时,细丝之间的空间——宇宙的低密度区域——将它们的物质交给周围的结构,成为巨大的宇宙空洞。星系点缀在细丝上,并落入多个细丝相交的更大的宇宙结构中。在足够长的时间尺度上,最壮观的物质联系甚至开始相互吸引,导致星系群和星系团开始形成更大的结构:星系超级星系团。

所有这些都由追踪宇宙网的巨大宇宙细丝连接。它们的引力将这些组件相互吸引到一个***同的质心,这些大型结构跨越数亿光年,每个包含超过 100,000 个星系。

如果我们在宇宙中只有暗物质、正常物质、黑洞、中微子和辐射——这些成分的联合引力作用与宇宙的膨胀作斗争——超级星系团最终将占据主导地位。如果有足够的时间,这些巨大的结构会相互吸引,最终融合在一起,创造出一个比例无与伦比的巨大、束缚的宇宙结构。

在我们更大的银河系附近,出去大约一两亿光年,所有这些星团似乎都有细丝,星系和星系群都存在这些细丝。它似乎构成了一个更大的结构,如果你总结其中的每个星系 ?— 大的和小的都一样 ?— 我们预计总数应该超过 100,000。

这是我们称为拉尼亚凯亚的物质集合:我们当地的超级星系团。它连接了我们自己的巨大星团,处女座星团,与半人马座星团、大吸引者、诺玛星团和许多其他星团。这是一个美丽的想法,它在比目视检查显示的更大的尺度上表示结构。但是特别是拉尼亚凯亚的想法和一般的超星系团存在一个问题:这些不是真实的、束缚的结构,而只是目前正在完全溶解的表面结构。

我们的宇宙不仅仅是初始膨胀与由物质和辐射引起的抵消引力之间的竞赛。此外,还有一种空间本身固有的正能量形式:暗能量。随着时间的推移,它会导致遥远星系的衰退加速。而且 ?——也许是最重要的 ?——它在更大的尺度上和以后变得更加重要,这与超星系团的存在特别相关。

如果没有暗能量,拉尼亚凯亚肯定是真的。随着时间的推移,它的星系和星系团都会相互吸引,导致超过 100,000 个星系的巨大组合,这是我们的宇宙从未见过的。不幸的是,暗能量在大约 60 亿年前成为我们宇宙演化的主导因素,拉尼亚凯亚超星系团的各个组成部分已经在加速远离彼此。拉尼亚凯亚的每一个组成部分,包括本文中提到的每一个独立的群和星团,都不受重力束缚。

我们发现的所有超星系团不仅彼此不受引力束缚,而且它们本身也不是受引力束缚的结构。超星系团内的各个群体和星系团是不受约束的,这意味着随着时间的推移,目前被确定为超级星系团的每个结构最终都会解离。

在最大的宇宙尺度上,跨越巨大空间的庞大星系集合似乎是真实的,他们没有捆绑在一起。事实上,如果一个结构在 60 亿年前还没有积累足够的质量来束缚,那么当暗能量第一次主宰宇宙的膨胀时,它就永远不会聚集到一起。数十亿年后,各个超级星系团的组成部分将被宇宙的膨胀撕裂,像宇宙海洋中的孤岛一样漂流。

总结

拉尼亚凯亚超星系团是我们目前所处的超级星系团,不过因为暗物质影响着宇宙中的一切,目前人类观测到的并不是真实存在的。随着宇宙的不断膨胀,该超级星系团中的各个组成部分也会越来越远。