尽管我们感觉不到,但宇宙确实处于不断运动的状态:地球以约1600公里的时速自转,以约10万公里的时速公转;太阳以大约85万公里的时速绕银河系转动,银河系及其伴星系——仙女座星系相对膨胀的宇宙以约200万公里的时速(即630公里的秒速)运动。

但为什么银河系会在宇宙中运动呢?科学家们自从40多年前发现银河系处于运动状态以来,对此一直饶有兴趣。

“最大的问题是,是什么决定了银河系的运动速度和方向?”耶路撒冷希伯来大学的耶胡达·霍夫曼(Yehuda Hoffman)教授在接受采访时表示。

科学家迄今认为宇宙中密度较高的区域对我们产生拉力,正如地心引力导致牛顿的苹果坠落到地球一样。

霍夫曼教授及其研究团队在最新一期的《自然天文》杂志上发表新研究成果称,银河系同时受到拉力和推力的影响。“我们相对宇宙的运动中既有引力也有斥力。”他说道。

他们在研究中描述了银河系外一个前所未知、星系稀少的广袤区域。这片真空对本土星群产生了斥力。

2015年7月8日,在以色列南部内盖夫沙漠以长曝光方法拍摄到的星群与银河系。(图片来源:Matthew Hechter/Flash90)

2015年7月8日,在以色列南部内盖夫沙漠以长曝光方法拍摄到的星群与银河系。(图片来源:Matthew Hechter/Flash90)

研究人员起初认为宇宙中密度较高的区域对我们产生引力,其主要原因被称为“巨引源”,即一个距离银河1.5亿光年、拥有6个丰富星系团的区域。不久后,他们注意到了一个被称为夏普力超星系团“”、距离巨引源6亿光年且拥有超过24个丰富星系团的区域。这两个巨引源都对我们的星系产生引力。

然而,霍夫曼的研究团队同样表示,银河系除了受到拉力影响,也受到推力影响。

“通过对星系在宇宙中的运动进行三维映射之后我们发现,银河系正在远离一片低密度的未知广袤区域。由于该区域产生的是斥力而非引力,我们称其为偶极子排斥器。”霍夫曼说,“除了受到已知的夏普力超星系团的引力作用外,我们也受到这一新发现的偶极子排斥器的斥力作用。因此显而易见的是,推力和拉力对我们的位置产生同等重要的作用。”

此前有人曾提出存在这样一个低密度区域,但经证明发现,想要通过观察证实该区域星系稀少的结论非常难。在这项最新研究中,来自希伯来大学拉卡物理研究所的霍夫曼与美国和法国的同事合作试用了不同方法。

NGC 6744星系示意图。该图被认为与银河图高度相似。(图片来源:ESO/Wikimedia)

NGC 6744星系示意图。该图被认为与银河图高度相似。(图片来源:ESO/Wikimedia)

流动是物质分布激发的直接反应,物质会从密度较低的区域流向密度较高的区域。因此,科学家们借助哈勃太空望远镜等功能强大的望远镜构建了一个三维的星系流场图。

“我们研究了星系运动速度的不规则性并将其绘制成图。有些星系运动速度更快,有些则比预想的要慢。”霍夫曼表示,“从该映射图中我们可以推断出该运动的起因:密度过高的区域产生引力,而密度过低的区域产生斥力。令人意外的是,起决定性作用的是斥力。”

以色列理工学院宇宙学家兼物理学教授阿迪·纳塞尔(Adi Nusser)表示,该发现“有助于我们更好地了解周围的宇宙网络”。尽管他并未参与研究,但对此有所了解。“我们进一步了解了银河系及邻近星系运动的起因。该发现表明,一直以来我们的研究方向是错的。问题的关键在于一个星系相对较少的广袤区域,而非宇宙网络中那些令人印象深刻的星系团链。”他说道。

通过识别偶极子排斥器,研究人员能够调和银河系的运动方向及其星等。他们预计,未来对光波长、近红外波长和无线电波长进行的超敏感研究将直接识别那些被认为存在于这片空间的少数星系,这将直接确认与偶极子排斥器相关联的空间是否存在。

“长期以来,人们一直在思考自己的栖息之地以及周围发生的一切。”霍夫曼表示,“现在我们对自己的运动方式和原因了如指掌。推力和拉力影响着宇宙万物。”

——————

相关阅读:

以色列科学家或能证实霍金的黑洞理念

希伯来大学科学家荣获诺奖风向标霍维茨奖

以色列人造黑洞证实辐射理论 霍金或将获得诺贝尔奖

以色列成纳米技术研究首选之地