天文學家捕捉到連線兩星系的宇宙網壯麗高畫質影像

天文學家運用位於智利的歐洲南方天文臺甚大望遠鏡，以前所未有的細節拍攝到連線兩個星系的宇宙網細絲影像。研究團隊透過執行模擬程式表示，所收集到的資料進一步支援了目前宇宙的冷暗物質模型。

隨著我們對宇宙的研究日益深入，我們發現自己所處的結構其實要龐大得多。地球繞太陽運轉，太陽是銀河系的一部分，銀河系屬於拉尼亞凱亞超星系團，而拉尼亞凱亞超星系團只是宇宙網——也就是宇宙中最大的結構——的極小一部分。

美國國家航空暨太空總署（NASA）對宇宙網解釋道：「天文學家推論，早期宇宙非常平滑，物質分佈均勻，但存在微小的密度變化，這些變化逐漸發展成網狀圖案。這些密度稍高的區域引力也稍強，能夠吸引更多物質。隨著時間推移，宇宙演化成由細絲和巨大片狀結構組成的網路，主要由暗物質構成，形成了如今宇宙的結構。」

儘管天文學家想出了巧妙的方法，利用類星體的背景光來拍攝宇宙網內的氣體流動，但這仍是一項極具挑戰的任務。宇宙網中最豐富的元素——我們的老朋友氫，佔宇宙重子物質的75%——只能被微弱地探測到。為了完成這項任務，國際研究團隊使用了甚大望遠鏡上的多單元光譜探測器（MUSE），對天空的同一區域進行了數百小時的拍攝。

成果便是下面這張影像，一條跨越300萬光年的宇宙細絲連線著120億年前的兩個星系。在影像中，宇宙細絲前後的星系以彩色呈現，而宇宙細絲本身則以紫色顯示。

這是首次以如此高的清晰度捕捉到宇宙網的影像。該研究的主要作者、米蘭 - 比可卡大學的博士生達維德・託爾諾蒂在一份宣告中表示：「透過捕捉這條細絲發出的微弱光線——這些光線行進了近120億年才到達地球，我們得以精確描述其形狀。這是我們首次能夠透過直接測量追蹤星系內氣體與宇宙網所含物質之間的邊界。」

這不僅是一幅令人驚嘆的景象，還讓研究團隊能夠將標準模型（宇宙的暗能量、冷暗物質模型）對宇宙網的預測與觀測結果進行驗證。託爾諾蒂稱，研究團隊將其與標準模型中預期的細絲發射的超級計算機模擬結果進行了比較，發現「高度吻合」。

研究團隊在論文中寫道：「這些深度觀測讓我們得以高畫質晰度地看到細絲的形態，測量星系際介質和星系周圍介質之間的過渡半徑，以及描述細絲沿長度方向和橫向的表面亮度分佈。透過與模擬結果進行系統性比較，我們驗證了當前冷暗物質模型所預測的細絲典型密度。」

雖然這些對宇宙網的觀測結果與標準模型相符，讓冷暗物質的支持者們感到欣喜，但這項工作還遠未完成。簡而言之，我們還需要更多這樣的觀測結果。參與該研究的馬克斯・普朗克天體物理研究所的科學家法布里奇奧・阿裡戈尼・巴塔亞補充道：「我們對這次直接、高畫質的宇宙細絲觀測感到非常興奮。但巴伐利亞有句俗話說：『一個不算數』。所以我們正在收集更多資料，以發現更多這樣的結構，最終目標是全面瞭解氣體在宇宙網中的分佈和流動情況。」

該研究成果已發表在《自然・天文學》期刊上。