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人類活在宇宙虛無之中?

2017年6月13日 by 恭應湘

宇宙面貌像一塊瑞士芝士,空洞佔可見宇宙的八成,星塵、星體及星系組成的纖維狀結構穿插其中。當宇宙擴張,引力將物質吸向高密度區域,就會留下一個個宇宙空洞(cosmic void)。空洞可達數以億計光年之廣,內裡也有星系存在,不過密度較低。近日有研究顯示,人類身處的銀河系有可能就游移在某個大型空洞中心附近。

威斯康辛大學麥迪遜分校研究員分析星系數目的調查,推斷銀河系處於一個半徑長達 10 億光年、現存可見宇宙最大的空洞之中,周圍星系比宇宙其他區域更稀少。理論早於 2013 年提出,研究員近日再於美國天文學會發表報告解釋,銀河系位處空洞的說法有助理解宇宙擴張速度。

自 137 億年前大爆炸以來,宇宙一直在膨脹之中,而且愈來愈快。不過,就膨脹速度而言,科學界至今未有共識,各種測量方法曾得出不同結果,有參照鄰近星系的恆星光度,有研究大爆炸後的宇宙輻射,亦有測量顯示,當代宇宙比早期膨脹得更快。究竟差異是出於統計誤差,抑或是肇源一種未為人知的新物理作用,學界仍然無解。


宇宙物質分佈:受引力影響,位處低密度區域的宇宙物質往往流向高密度的擠擁區域。 圖片來源:Wikimedia Commons

假如銀河系位於宇宙空洞的理論成立,就能解釋測量結果的迥異。研究員 Ben Hoscheit 指出,空洞內的物質被宇宙較高密度的區域吸引,造成「星系流」(galaxy flow),身處其中測量,自然得出較快的膨脹率,說法亦符合較遠星系(亦即較早期)膨脹速度較快的實證發現。換言之,身處地方不同,測量結果因而有異。認識所處星系在宇宙的位置,對天文學研究尤關重要。


早有研究指出銀河系位處一個密度較低的區域,或有可能居於橫跨 1 億 5,000 萬光年的「本空洞」(Local Void)附近;而據大型天文研究「史隆數位巡天」(Sloan Digital Sky Survey)觀測,大部分宇宙空洞半徑只有 9,000 萬至 4 億 5,000 萬光年。然而是次研究卻指,人類則身處半徑長達 10 億光年的空洞,可能是現存已知最大的宇宙空洞,而且會隨時日膨脹,規模屬於史無前例之大。

空洞理論亦有助促進暗物質(dark matter)研究。暗物質不與電磁力產生作用,僅能透過引力效應檢驗,是推動宇宙膨脹的隱藏物質。愈少星系的區域,愈易測量到暗物質,故此宇宙空洞是理想的研究地點。人類活在虛無之中,說法未必言過其實。
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