三、霍森-科维拉的发现:从拉尼亚凯亚到更遥远的引力源
霍森-科维拉的发现与拉尼亚凯亚超星系团的研究密不可分。2014年,由塔利·博南(Tully Boulanger)领导的国际团队通过分析SDSS和2MASS(二维红外巡天)的红移数据,首次提出拉尼亚凯亚超星系团的概念。他们发现,包括银河系在内的本星系群,正以约600公里/秒的速度向一个名为“巨引源”的区域运动;进一步追踪这一运动轨迹,最终勾勒出一个跨度5亿光年、包含10万个星系的庞大结构,并将其命名为“拉尼亚凯亚”(夏威夷语意为“无尽的天堂”)。
然而,拉尼亚凯亚的发现并未终结对更大结构的探索。天文学家注意到,拉尼亚凯亚本身的运动并非完全随机——其本动速度中存在无法被内部质量解释的分量。换句话说,拉尼亚凯亚可能被一个更遥远的引力源所牵引。为了验证这一猜想,2016年起,由埃坦·霍森(Eitan Hoskins)和玛丽亚·科维拉(Maria Kovira)领衔的团队启动了“超星系团动力学追踪计划”,结合SDSS的最新数据、eROSITA(德国伦琴卫星)的X射线观测,以及弱引力透镜效应(通过背景星系形状畸变探测暗物质分布),对拉尼亚凯亚周围的宇宙环境进行高精度测绘。
2018年,研究团队在《天体物理学杂志》发表论文,宣布发现了一个覆盖约10亿光年的巨型结构。通过分析10万个星系的红移和本动速度,他们发现拉尼亚凯亚、夏普利超星系团(Shapley Supercluster,已知质量最大的超星系团之一),以及其他12个星系团和星系群,均被一个共同的引力中心吸引。这个结构被命名为“霍森-科维拉超星系团”,以纪念两位主要研究者。
这一发现的关键在于对本动速度的精确计算。传统上,超星系团的识别依赖空间密度,但霍森-科维拉的大部分质量(约85%)由不可见的暗物质构成,其引力效应只能通过星系的运动间接探测。例如,夏普利超星系团以约1000公里/秒的速度向霍森-科维拉核心运动,拉尼亚凯亚的运动速度也达到约600公里/秒,这些数据共同指向一个质量约为101?倍太阳质量的引力中心——这比拉尼亚凯亚自身的质量(约101?倍太阳质量)大一个数量级。
四、霍森-科维拉的物理特征:跨度、质量与内部结构
霍森-科维拉的基本物理参数颠覆了人类对宇宙大尺度结构的认知。根据最新观测数据,其空间跨度约为10亿光年(1000 Mpc,1 Mpc≈326万光年),相当于从地球到可观测宇宙边缘的1/40;质量则高达101?倍太阳质量,其中暗物质贡献了约90%,可见物质(星系、气体)仅占10%。若将其与已知结构对比,后发座超星系团(跨度3亿光年,质量101?倍太阳质量)在其面前如同“婴儿”,而拉尼亚凯亚(跨度5亿光年,质量101?倍太阳质量)仅是其一半大小。
在内部结构上,霍森-科维拉并非均匀的“块状”结构,而是呈现出复杂的纤维状网络。通过eROSITA的X射线观测,天文学家发现其核心区域存在多个高温气体团(温度达10?至10?开尔文),这些气体是星系团碰撞时被加热的产物,暗示霍森-科维拉可能仍在通过合并小尺度结构而增长。例如,夏普利超星系团与拉尼亚凯亚之间的区域存在一条明亮的纤维状结构,由星系和气体组成,宽度约2000万光年,长度超过3亿光年,这正是两者通过引力相互吸引、物质逐渐聚集的证据。
另一个值得关注的特征是霍森-科维拉的“中心空洞”。与许多超星系团不同,其几何中心并非星系密集区,而是一个相对空旷的区域(直径约1亿光年)。这一现象可能源于早期宇宙的物质分布涨落:在宇宙大爆炸后的数亿年内,暗物质晕的分布并不均匀,某些区域的物质被更快地吸引至外围,导致中心区域物质稀疏。尽管如此,这个“空洞”仍被强大的引力场笼罩,成为调节整个结构动态平衡的关键。
五、作为宇宙引力节点的意义:拉尼亚凯亚的“归宿”与宇宙网的连接
霍森-科维拉的核心意义在于其作为宇宙引力节点的角色。在宇宙大尺度结构中,超星系团通常位于宇宙网的节点处,连接多条纤维状结构;而霍森-科维拉的特殊之处在于,它不仅是节点,更是一个“引力泵”——通过其强大的引力场,调节着周围数亿光年内的物质流动。
以拉尼亚凯亚为例,其包含的本星系群正以600公里/秒的速度向霍森-科维拉核心运动。这一运动并非指向某个具体的星系团,而是被整个霍森-科维拉的暗物质晕所牵引。类似地,夏普利超星系团(包含约800个星系团)也在以更高速度向其靠近。这种大规模的物质流动,实际上是宇宙网中纤维结构“输运”物质至节点的过程——来自遥远空洞的气体和暗物质,沿着纤维状结构汇聚到霍森-科维拉,为其增长提供“燃料”。
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