探寻宇宙的黑暗面暗物质决定了宇宙今日的形貌暗物质,尤其是冷暗物质的演化,决定了如今我们所见宇宙的模样
这是天文学家讨论暗物质多年以后达成的一个共识
21 世纪初,许多新上马的大型巡天项目都证实了一件事:星系在宇宙空间中的分布并不均匀,而是排列成一些巨大而怪异的片状结构或纤维状结构,前者称为星系墙,后者称为星系纤维
这是目前已知的宇宙中最大的结构
而在更大的尺度上,宇宙的物质分布就变得均匀了
事实上,宇宙的均匀性和各向同性也是现代宇宙学的两个基本假设
典型的星系纤维尺度约为 3 亿光年,几条星系纤维相接的点称为节点,是宇宙中物质密度最高的地方
纤维和墙围成的区域称为空洞,空洞内的星系密度远低于纤维和节点
那里没有恒星,没有星云,就连暗物质都很难侦测到,堪称宇宙中最荒凉的地方
星系墙、星系纤维、节点和空洞合称为宇宙的大尺度结构(LSS,Large-scaleStructure)
宇宙中的星系团为什么会组成墙、节点、纤维、空洞等大尺度结构
威尔金森微波各向异性探测器绘制的全天微波背景辐射分布图,展现了宇宙大爆炸后 38 万年背景辐射能量的全天分布情况
彼时,对应的红移值约为 1100(大爆炸时对应的红移值是无穷大)
由于时空的膨胀效应,宇宙中辐射的波长一直在拉长
当宇宙年龄为 38 万岁的时候,物质与辐射间发生了退耦
这意味着辐射光子可以在时空中自由穿行,成为一种背景辐射,蔓延至太空的各个角落
我们的宇宙第一次变得澄明起来
威尔金森微波各向异性探测器发现,宇宙微波背景辐射具有高度各向同性的同时,还存在一些微小涨落,涨落幅度小于平均值的千分之三
这是宇宙早期物质的密度涨落在微波波段留下的痕迹
它表明,宇宙大爆炸后 38 万年,物质密度的扰动还不足千分之几
那么,这区区千分之几的密度涨落“种子”,是如何演化成今日弥漫宇宙各处的节点、纤维和空洞等大尺度结构的呢
通过计算机数值模拟,天文