天文學家發現尺度最大的宇宙結構

2013/01/17 |

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一組由英國中蘭開郡大學（University of Central Lancashire，UCLan）學者Roger Clowes領軍的研究團隊，發現迄今已知最大的宇宙結構。這個被稱為大類星體群（large quasar group，LQG）的結構，綿延達40億光年之長。

類星體是宇宙早期活躍星系的核心部分，正經歷短暫的異常明亮時期，即便在遙遠的宇宙這端，也看得到它們所發出的光。這個時期僅有約1000萬～1億年左右，以宇宙137億年的天文尺度而言，真的是非常「短暫」。

從1982年開始，天文學家就知道類星體會群聚，形成規模龐大到讓人驚訝的LQG結構。Clowes等人所辨識LQG的規模大到足以挑戰所謂的宇宙原則（Cosmological Principle）假設：當以夠大的尺度觀看宇宙時，不論從那個方向觀看宇宙，看起來的樣子應該都是相同的。

現代宇宙論是基於愛因斯坦的研究成果而來，同時也依賴這個宇宙原則假設而推展。然而，雖然大家用得這麼高興，也有人「合理懷疑」，卻從未有任何觀測予以證明它究竟正確與否。

我們銀河系和最近的大型星系—仙女座星系（Andromeda Galaxy，M31）相距約0.75百萬秒差距（Megaparsecs，Mpc），相當於250萬光年。而星系彼此群集組成的星系團，直徑大約是 2~3Mpc。一般LQG的尺度則都在200Mpc以上。基於宇宙原則和現代宇宙論所得的計算，以天文物理學的角度而言，天體的尺度不能超過 370Mpc。然而，Clowes等人發現的這個LQG尺度高達500Mpc。由於它是長條狀的，因此它最長的部分更多達1200Mpc（相當於40億光年），大約是銀河系到仙女座星系的1600倍遠。

Clowes表示：雖然測量LQG的尺度是個非常困難的工作，但最終還是成功達成目的。即使用光的速度跑，也得花上40億年的光陰才能越過這個 LQG。這是個巨大的驚喜，因為它違背了現行對宇宙尺度的瞭解，挑戰自愛因斯坦以來被普遍接受的宇宙原則。Clowes等人計畫繼續搜尋類似的大尺度結構，讓這個宇宙原則的挑戰者能更有份量，或許未來有一天現代宇宙論會因而改寫。

圖片說明：背景顯示在該LQG所在距離的類星體分佈密度，顏色愈深者代表此處有愈多類星體，反之顏色淺者少有類星體。而Clowes等人發現的LQG則以黑色圓圈標示，由圖中可見這個LQG綿延成串。紅色十字標示的則是另一個小一些的LQG。整張圖相當於天空29.4度×24度的範圍。Credit: R. G. Clowes / UCLan