宇宙最大的結構，終于被人類看見了

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作者：楊承霖

校譯：牧夫天文校對組

后臺：王啟儒

很長一段時間里，人們會以為宇宙中的星系應該像散在桌面上的芝麻一樣均勻分布，但真實的宇宙并不是這樣。

如果把視野拉到數億光年的尺度，也就是離開太陽系、離開銀河系、離開本星系群，縮到足夠遠，你會看到一張巨大的蜘蛛網。

星系并不是隨意散落的，它們沿著一條條細長的絲線排列。這些絲線彼此交織，形成巨大的墻、片層和節點；而在它們之間，則是一個個巨大、黑暗、幾乎沒有星系的空洞。

這張網，就是宇宙網。

計算機模擬的宇宙網

圖源：網絡圖片

過去很長一段時間里，宇宙網更像是科學家“算出來”的東西。 很多證據指明了它的存在，但是宇宙網卻從來沒有被“看見”過。原因很簡單：這張網太“暗”了。

構成這張網主要部分的，是暗物質。

暗物質提供了巨大的引力，織成了宇宙網真正的“骨架”，但它本身完全不可見。 我們過去能看見的，只有星系——因為星系很亮。

暗物質搭起了隱形的骨架，而星系像是掛在這個骨架上的明亮“露珠”。而現在，天文學家終于拍到了這張宇宙網中一段非常清楚的真實圖像。

“咔嚓”！

2025年1月，歐洲南方天文臺公布了一張圖像：天文學家利用位于智利的甚大望遠鏡 VLT 上的 MUSE 儀器，拍到了迄今最清晰的宇宙網絲狀結構之一。ESO 介紹說，這條絲線橫跨約 300萬光年，連接著早期宇宙中的兩個遙遠星系；為了拍到它，研究團隊進行了大約 150小時的觀測。

智利甚大望遠鏡 VLT

圖源：網絡圖片

這張圖看到的不是今天的宇宙，而是非常遙遠的過去。這條絲線發出的光走了約 110億年 才到達地球。換句話說，圖像展示的是宇宙還很年輕時的結構，大約對應宇宙年齡只有二十億年左右的時期。

圖中其實有三層：

第一層，是背景里的大量星點和小光斑。這是哈勃空間望遠鏡拍攝的圖像：不同距離上的恒星和星系，構成了深空背景。

第二層，是圖中兩個最顯眼的亮點。

它們是兩個遙遠星系的明亮核心。更準確地說，它們是兩個類星體宿主星系；類星體通常意味著星系中心的超大質量黑洞正在活躍吸積物質，所以核心區域會異常明亮。

第三層，也是最關鍵的一層，是兩個星系之間那條紫色、彌散、像霧一樣的連接結構。

ESO/VLT 拍到的宇宙網絲線

圖源：網絡圖片

這條紫色絲線代表什么？

它是彌散在宇宙深處的氫氣。

剛才我們說過，宇宙網真正的骨架是看不見的暗物質。但暗物質擁有極其強大的引力，它們就像深海中的暗流，把宇宙中游離的氣體吸附、聚集過來。這些氫氣附著在暗物質的引力骨架上，順著脈絡分布，成了暗物質不可見身軀上的“皮膚”。

之所以我們能在這張照片里看見它，是因為兩端那兩個活躍的類星體。它們中心貪婪的超大質量黑洞在吞噬物質時，爆發出了極其強烈的輻射，從而照亮了連接它們的那條黯淡的氣體橋梁。科學家們用VLT極其敏銳的MUSE探測器盯著這片天區看了上百個小時，捕捉到了這些氣體發出的微弱熒光，并在圖像中用紫色將其標識出來。

它直接代表宇宙網中的一段星系絲狀結構。

宇宙空洞

宇宙中最大的結構

到這里，我們其實應該停下來想一想：為什么這張照片本身，就是一個不可思議的奇跡？

因為它拍到的不是一顆行星，不是一片星云，甚至不是某一個孤立的星系。它拍到的，是已知宇宙中最龐大的結構——宇宙最底層的骨架。

在這張照片里，那些發光的蛛絲，是連結星系的纖維；而它們之間大片大片的暗區，就是宇宙中尺度最大的存在——“宇宙空洞”。

宇宙空洞示意圖。
圖源：網絡圖片

看看這張地球附近的宇宙大尺度結構圖。就在我們周圍，分布著許多極其巨大的空洞，比如著名的牧夫座空洞（Bo?tes Void，圖中最右）。它們的尺度，已經完全超越了人類常識能理解的極限。

為了具象化這種“大”，我們可以拿《三體》里的三體第一艦隊來做一把尺子。在小說設定里，這支神話級的星際艦隊從三體星系飛到地球，大約 4 光年的距離，需要航行 400 年。也就是說，它們的平均速度高達光速的 1%。

如果這支浩浩蕩蕩的艦隊調轉船頭，駛入牧夫座空洞，試圖橫穿它，需要多久？

牧夫座空洞的直徑大約是 3.3億光年。以 1% 光速的極致速度航行，想要從空洞的一端飛越到另一端，需要整整 330億年。這是什么概念？我們的宇宙從大爆炸誕生直到今天，總共也才過去了 138億年。換句話說，三體艦隊飛完這一個空洞，時間已經夠整個宇宙從重新演化兩次多。

圖注：科學的語言。

圖源：網絡圖片

宇宙網之大，光速飛不跨，一張照片塞不下。

在真正的宇宙深淵面前，人類所謂的“深空探索”，不過是剛剛把腳趾探進岸邊的淺水。

但這并不讓人氣餒，反而十分迷人。因為正是這滴淺水里的普通碳基生物，相隔著110億年的時光，僅僅憑著幾個光子，就已經學會了如何用目光去丈量整片汪洋。

責任編輯：王啟儒

牧夫新媒體編輯部

『天文濕刻』 牧夫出品

微信號：astronomycn

圖注：這片流光瀲滟的恒星形成區，是距離地球約 5000 光年的三葉星云特寫畫面，由美國國家航空航天局哈勃太空望遠鏡拍攝，高清影像于 2026 年 4 月 20 日對外公布。
圖源：NASA官網