这是我们宇宙的虚无禁区,直径 3.3 亿光年,本该挤着上千个星系,实际却只有孤零零 60 个,它就是牧夫座空洞,如果你不小心掉进它的中心,放眼望去几亿光年全是黑暗,连一颗星星都看不见。
提到宇宙空旷,很多人会说,恒星之间本来就离得远,宇宙不一直是空的吗?
可你不知道的是,宇宙的 “空” 和 “空”,完全不是一个量级,我们身处的银河系,恒星之间平均相隔几光年,已经够空了,星系之间,相隔几百万光年,也还算正常,但牧夫座空洞,是整整 3.3 亿光年的范围里,几乎没有任何星系。
相当于一座能容纳十万人的巨型体育场,只坐了 60 个人,每个人之间隔着上百公里,四周全是空座位,1981 年,美国天文学家罗伯特・科什纳的团队,在绘制宇宙三维星系地图时,第一次撞见了这片诡异的虚空。
当时他们用红移巡天的方法,一边扫天空一边记录星系的距离,扫到牧夫座方向的时候,数据突然断了,同一片天区,近处远处都有星系,唯独中间 7 亿光年左右的深度,整整 3 亿光年的跨度,几乎一颗星系都找不到。
团队第一反应是设备坏了,反复校准仪器,换了不同的观测波段,结果都一样,那里不是被挡住了,是真的什么都没有,后来花了整整六年时间反复确认,学界才终于承认,这是一个直径 3.3 亿光年的巨型球形空洞,也是当时人类发现的最大宇宙空洞。
我们的银河系,直径才 10 万光年,在宇宙里已经算不小的星系了,3.3 亿光年的空洞,能并排放下 3300 个银河系,如果把银河系缩小成一枚 1 厘米宽的硬币,牧夫座空洞就是一个 330 米宽的巨型足球场,球场里只撒了 60 枚硬币,稀稀拉拉,几乎看不见。
我们所在的本星系群,包含银河系、仙女座、大小麦哲伦云在内的五十多个星系,整体跨度才 1000 万光年,3.3 亿光年的空洞,能装下 33 个本星系群。可现实是,这么大的空间里,连 60 个星系都凑不齐。
光是宇宙中最快的东西,每秒能绕地球 7 圈半,从太阳到地球只需要 8 分钟,想要横穿牧夫座空洞,光需要整整 3.3 亿年,人类最快的探测器帕克太阳探测器,每秒 200 公里,穿过去需要 4.95 万亿年,这个时间,是宇宙 138 亿年年龄的 35 倍还多。
也就是说,从宇宙诞生到现在,连光都能来回跑四十多趟,人类的探测器,连万分之一的路程都走不完。
更让人窒息的是密度,按宇宙平均星系密度算,这么大的体积里,至少应该有 2000 个和银河系差不多的星系;就算按低密度区域算,也得有上千个,可几十年观测下来,人类只在里面找到了 60 个星系,还大多是又小又暗的矮星系。
密度只有正常宇宙的 3% 不到,相当于 100 户人家的小区,只住了 3 户,剩下全是空房子,而且这 60 个星系还不是均匀分布的,它们大致排成了一条细细的管状结构,从空洞的一头穿到另一头,就像空旷的大厅里,只有一根细细的线上串着几粒灰尘。
天文学家推测,这条管子就是当年两个小空洞合并时,中间残留的星系壁,听到这里你可以停下来想一想,如果把太阳系扔到空洞的正中心,会是什么样?
答案是:人类直到二十世纪,都不会知道宇宙里还有其他星系,因为最近的星系都在几千万光年之外,肉眼完全看不见,小型望远镜也看不到,我们抬头看天,除了银河系自己的星星,外面全是漆黑一片,永远不会知道银河之外还有更广阔的宇宙。
很多营销号说,这是高级文明清空了这片区域,是宇宙墙,是外星文明的边界,别信,纯纯噱头,牧夫座空洞的形成,不仅不神秘,反而是宇宙演化的必然结果,现在主流的宇宙大尺度结构理论,有个很形象的名字,叫 “宇宙泡沫” 或者 “宇宙海绵”。
你把宇宙放大到亿光年的尺度去看,它长得就像一堆堆挤在一起的肥皂泡,泡泡的壁,是物质聚集的地方,星系、星系团、宇宙长城,都沿着这些壁分布,密密麻麻全是天体,泡泡的内部,就是空洞,物质极少,几乎空无一物。
为什么会变成这样?
道理很简单:引力。
宇宙大爆炸之后,物质不是均匀分布的,总有地方密度稍微高一点,地方稍微低一点,密度高的地方,引力就强,会把周围的物质都吸过来;密度低的地方,留不住物质,慢慢就被抽空了,就像吹肥皂泡一样,物质都跑到泡泡壁上去了,中间自然就空了。
一开始只有很多小空洞,直径几百万、几千万光年,就像很多小肥皂泡,随着宇宙膨胀,小空洞慢慢互相靠近、合并,就像两个小泡泡合成一个大泡泡,空洞就越来越大。
牧夫座空洞,就是这么来的,学界普遍认为,它是十几个甚至几十个小空洞,在 100 多亿年的时间里慢慢合并而成的,所以才会这么大,这么圆,里面那条管状的星系带,就是两个空洞合并时,没被完全扯碎的星系壁残留。
说白了,它不是被谁挖空的,是宇宙演化中自然形成的 “空隙”,就像海绵里的气孔,面包里的气泡,再正常不过,而且牧夫座空洞也不是最大的。后来人类又发现了更大的空洞,比如波江座空洞,直径能到 10 亿光年,还有对应宇宙微波背景冷斑的超级空洞。
只是牧夫座发现得早,名气最大,最有代表性,所以成了 “宇宙虚空” 的代名词。
很多人以为空洞里连原子都没有,其实不对,牧夫座空洞里,只是恒星、星系这些发光的天体极少,但里面依然有稀薄的气体、暗物质,还有宇宙微波背景辐射,它的物质密度,大概只有正常区域的十分之一,不是零,只是这些气体太稀薄,又不会发光,我们看不见而已。