巨大的星系超星系团的发现正在挑战我们对宇宙的理解。

2021 年，在分析来自遥远类星体的光时，有了一个惊人的发现。

在牧夫座发现了一个巨大的、几乎对称的星系弧，距离我们 93 亿光年。该结构横跨 33 亿光年，是可观测宇宙半径的 1/15。如果我们能从地球上看到它，它的大小相当于 35 个满月横跨天空。

这种被称为巨弧的结构对宇宙的一些基本假设提出了质疑。根据宇宙学的标准模型，我们对宇宙的理解所基于的理论，物质应该或多或少均匀地分布在空间中。当科学家在非常大的尺度上观察宇宙时，应该没有明显的不规则现象；一切都应该在各个方向看起来都一样。

然而，巨人弧并不是同类中的唯一例子。这些庞大的结构现在正迫使科学家们重新评估他们关于宇宙如何演化的理论。

用一种新方法来分析宇宙中的大规模结构。使用类星体发出大量光的遥远星系，来寻找电离镁的迹象，这是星系周围气体云的明确迹象。当光穿过这种电离镁时，某些频率会被吸收，留下天文学家可以检测到的独特光“特征”。

研究了已知和记录在案的星系团，然后开始绘制这些区域在方法中的样子。

我看到的一个星团非常小，但当我在镁 II 中绘制它时，整个视野中出现了这条有趣的密集镁吸收带。这就是我最终发现它的方式。这是一个幸运的意外，我是幸运的是，是我发现了它。

向牧夫座看去，一个由 45 到 50 个气体云组成的星团似乎排列成一个 33 亿光年宽的弧形，每个气体云与至少一个星系相关。鉴于可观测宇宙有940 亿光年宽，这是一个相当大的尺寸。

如此大的结构偶然出现的可能性极小（概率仅为 0.0003%）。这表明它的形成可能是由于我们目前尚未考虑的宇宙自然物理学中的某些事情。这个发现直接挑战了标准宇宙学模型的一个核心方面，这是我们对宇宙如何开始和演化的最佳解释。

这个被称为宇宙学原理的方面指出，在大范围内，无论你的位置或观察方向如何，宇宙在任何地方看起来都应该大致相同。不应该有巨大的结构，而空间应该是平滑和均匀的。这很方便，因为它可以让研究人员仅根据我们从宇宙一角看到的东西得出关于整个宇宙的结论。然而，这也是有道理的，因为在大爆炸之后宇宙向外膨胀，同时向各个方向抛掷物质。

还有一个问题。按照标准模型，巨弧这样的结构根本来不及形成。

创建这种规模的结构需要数十亿年

目前关于宇宙结构如何形成的想法是通过一个称为引力不稳定性的过程。

大爆炸后大约一百万年，当宇宙膨胀时，密度的微小波动导致物质聚集在一起。数十亿年来，引力最终导致这些团块形成恒星和星系。但是，此过程有大小限制。任何大于 12 亿光年的物体都没有足够的时间形成。

要形成结构，你需要粒子彼此靠近聚集，这样才能发生引力坍缩。这些粒子必须从结构外部进入才能到达那里。所以，如果你的结构有 5 亿光年宽，光从一端移动到另一端需要 5 亿年。然而，我们正在谈论的粒子约的移动速度比光慢得多，因此需要数十亿年才能形成这种大小的结构，而宇宙只存在了大约 140 亿年。

发现的巨弧并不是天文学家发现的唯一大型结构。

1989 年，发现了星系的“长城”（也称为 CfA2 长城）。这堵墙长约 5 亿光年，宽 3 亿光年，厚 1500 万光年。

更大的是斯隆长城——一个由巨大的星系墙形成的宇宙结构，那堵墙的长度接近 15 亿光年。

我们计算了一下，然后意识到，这是宇宙中最大的东西

在过去十年中，这些庞然大物的发现速度进一步加快。2014 年，科学家发现了拉尼亚凯亚超星系团，这是我们银河系所在的一系列星系。拉尼亚凯亚超星系团横跨 5.2 亿光年，包含大约 1 亿亿个太阳的质量。然后在 2016 年发现了BOSS 长城——一个跨越 10 亿光年的星系复合体。BOSS 由 830 个独立的星系组成，这些星系被引力拉入四个超星系团。星系由长长的热气体丝连接。2020 年，横跨 14 亿光年的南极墙也被列入名单。

然而，目前这些结构中最大的记录保持者是大力神-北冕座长城。它于 2013 年被发现，跨越 100 亿光年——超过可见宇宙大小的十分之一。

我们计算了它然后意识到，这是宇宙中最大的东西。

担心是有道理的。进行了一系列统计测试，试图证明结果并非偶然，结果的置信度为 99.9997%。在科学研究中，统计显着性的黄金标准被称为 5-sigma，这相当于大约 350 万分之一的概率结果是偶然的。巨弧达到了4.5西格玛的显着性，因此该结构仍有可能是恒星的偶然排列。

我们的眼睛非常擅长观察模式。你可能会在云中看到首字母，但这不是真正的结构，你的大脑正在将结构强加于实际上随机的东西。但是，在这种情况下情况并非如此，这是一个真正的超星系团物理链。

这不是第一次必须对模型进行调整

如果证明存在更多像巨弧和大力士-北冕座长城这样的结构，天文学家将被迫改写——或至少修改——宇宙学的标准模型。

这不是第一次必须对模型进行调整。1933 年，测量了一个星系团的质量，发现这个数字比预期的要小。事实上，质量是如此之小，以至于星系本应该飞散开来并逃脱星团的引力。因此，一定有其他东西将星系团维系在一起。

这个“东西”就是暗物质，一种被认为占宇宙 27% 的神秘物质。然后在 1998 年，在两个独立的天文学家团队测量了宇宙的膨胀并发现它正在加速之后，该模型进一步调整以包括暗能量。

无论哪种方式，我们都应该在未来几年内确定。传统时空巡天 (LSST) 是一项计划进行的为期 10 年的南部天空巡天，它可能会为天文学家提供前所未有的宇宙观。

要实现范式转变需要付出很多，尤其是当人们将他们的生活和事业投入其中时，但最终我们必须通过科学来判断谁是对的。

源：BBC