直径10亿光年！天文学家发现宇宙大爆炸“化石”，挑战现有理论

我们的宇宙诞生于大约138亿年前，通过一种被称为“大爆炸”的过程产生。这个理论已经得到科学界的普遍认可，但许多不同科学的人仍然心存质疑。最近，天文学家又找到了一个证据，在距离银河系不远的地方，他们发现了宇宙大爆炸的一处遗迹。

这个宇宙大爆炸遗迹，是一个巨大的星系团。星系团在宇宙中并不罕见，但这个星系团尤为特殊，其中的星系在一个巨大的气泡状结构中表现出特殊的排列规律，很符合一种名叫重子声学振荡（BAO）的规律，而后者正是宇宙大爆炸留下的远古声波“化石”。

领导这项研究的是夏威夷大学的天文学家Brent Tully，他们将这个星系团命名为Ho'oleilana。这个名字来自夏威夷语，其来源就是讲述宇宙结构形成的吟诵诗歌 "Kumulipo"，可以说是一个非常贴切的名字。

研究人员观测后发现，Ho'oleilana的直径达到了10亿光年，尺寸惊人。相比之下，在网络上非常著名的拉尼亚凯亚超星系团（银河系就位于其中）的直径也只有5.2亿光年。值得一提的是，拉尼亚凯亚超星系团也是这个研究小组发现的。

据介绍，研究人员并不是为了发现这个结构而去观测的，他们本来是为了绘制一份名为 "宇宙流-4 "的星表，在这个过程中需要利用八种不同的方法测量了天空中特定区域内55877个星系的距离，绘制了迄今为止最精确的地图。

在这个过程中，研究人员就要观测大量的星系，测量它们的距离，从而了解它们的分布情况。就在这个过程中，他们意外发现了大量星系似乎聚集成了一个更巨大的宇宙结构，也就是Ho'oleilana。

研究人员回顾以往的研究成果，发现早在2016年时，著名的斯隆数字巡天项目就曾经发现过Ho'oleilana存在的蛛丝马迹，但当时人们还没有把它和BAO联系在一起。直到这一次他们对这里进行了系统地研究和分析，才揭开了它的庐山真面目。

像Ho'oleilana这样的重子声学振荡是宇宙中最巨大的结构，通常包含许多个超星系团，而每个超星系团又包含差不多10个星系团，跨幅2亿光年左右。星系这个结构在人类眼中已经极其巨大了，而BAO中包含了如此众多的星系，可见其尺寸确实无与伦比。

别看这个Ho'oleilana是新发现的宇宙结构，但它内部的很多天体都是天文爱好者耳熟能详的——

牧夫座空洞：这是人类已知的最巨大的空洞之一，距离我们大约7亿光年，直径达到了2.5亿光年。这里的星系密度远远小于宇宙平均水平，平均每1000万光年的距离下才有一个星系。相比之下，银河系所在的本星系团直径仅1000万光年，就有50个星系。

CfA2长城：是一个由星系构成的大尺度纤维状体，其长度达到了5亿光年，宽3亿光年，厚1500万光年，是人类已知的宇宙最大的结构之一。

斯隆长城：和前者是类似的结构，并且二者都位于Ho'oleilana边缘，构成了其外壳的一部分。斯隆长城的尺寸更加巨大，长达13.7亿光年！

Ho'oleilana看起来是一个巨大的环形结构，但这只是因为我们的视角无法看到其立体结构，研究人员指出，其实它是一个球状的外形。在这个球状结构内，星系的密度相对更大，结构中心尤甚，这正是重子声学振荡的特点之一。

那么，所谓的重子声学振荡究竟是怎样产生的呢？它和宇宙大爆炸之间又有什么关系呢？

我们知道，宇宙在刚刚诞生的时候，由于物质极度密集，温度也极高。在这样的温度下，甚至连原子都无法稳定存在，整个宇宙中充斥着等离子体，其表现就像是流体一样。在宇宙局部，引力产生的向内的拉力和辐射形成的向外的压力之间相互拉锯，形成了球状的声波，向外传播。

一直到了宇宙大爆炸的38万年后，宇宙的温度下降到3000℃左右，原子终于能够稳定存在，“等离子体宇宙”终于退出了历史舞台。就在这个时候，声波向外振荡的现象也停止了，其形成的巨大涟漪尺寸就取决于声波在等离子体中的传播速度。根据天文学家的计算，这种涟漪的直径应该是大约4.9亿光年（150百万秒差距）。

BAO不仅能够帮助人类了解宇宙的历史，而且还是精确的天体距离测量工具。由于其尺寸是人类已知的，只要通过其视觉效果的大小，就能推测出它和地球之间的距离。有了这个距离，天文学家可以进一步推测宇宙的膨胀速度。

然而，根据研究人员的观测，Ho'oleilana的直径达到了惊人的10亿光年，远远超出了此前的预期。如果它是按照天文学家现有理论形成和演化的，那么这意味着它比我们想象中要更靠近地球，大约只有8.2亿光年。在宇宙学尺度下，这个距离确实算是比较小的了，天文学家已经在宇宙中发现过许多BAO了，但像Ho'oleilana这么近的还是头一个。

如此近的距离不仅有利于天文学家进行更精确的观测，同时也暗示着宇宙膨胀的速度比想象中更高。

研究人员介绍：由于Ho'oleilana比理论上的BAO更加巨大，导致他们不得不重新计算宇宙的膨胀速度。在此之前，天文学家通过其他方式计算后得到的数据是67~74公里/百万秒差距。但利用Ho'oleilana计算的结果表明宇宙的膨胀速度是76.9公里/百万秒差距，这同样超出了此前的数值范围，令科学家们困惑不已。

相关研究成果已经发表在《天体物理学报》上，研究人员还将继续观测和分析，或许能够找到更多关于宇宙诞生的秘密。