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天文|这真的是宇宙中的一个空洞吗？


天文|这真的是宇宙中的一个空洞吗？
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图源：forbes

首先 ， 这幅图片实际上和下图一样 。
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图源：ESO

银河系的恒星使得整幅图片的色彩明亮又艳丽 。 没错 ， 银河系是我们的家园 ， 宽度仅有十万光年 。 因此 ， 遮住星光的暗星云一定比那些恒星离我们更近 ， 否则不可能有几十亿光年的距离 。 事实上 ， 它的确离我们更近 。 这个黑色物体是一团气体和尘埃 ， 而且离我们只有500光年 ， 我们将其命名为巴纳德68 。 在20世纪初 ， 天文学家巴纳德制作了一份由数百个暗星云组成的名录 ， 这些星云现在被称为充满中性气体的“分子云”(或博克球) ， 遍布整个银河系 。

尤其是上图展现的这个 ， 它的体积更小 。
距离地球仅有500光年 。
它的半径大约为四分之一光年 ，
它的质量大约是太阳的两倍 。

因为中性气体会阻挡可见光 ， 但对更长波长的光没有阻碍作用 ， 因此 ， 你也许会想弄清楚究竟是否可以利用红外线或无线电波 ， 观察到图片中被这团黑色物质遮挡住的恒星 。
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图源：ESO

欧洲南部天文台的各种设施和仪器可以实现这一功能 ， 并在这片气体云的背后发现了大约3700颗恒星 。 此外 ， 中性气体的吸收特性表明 ， 这片气体云层的内部极度寒冷 ， 温度只有16 K（或-257°C/-431°F） ， 而且球状体的外层显示出其内部的混乱迹象 。 进一步分析表明 ， 其内核将在大约20万年内坍塌并形成一颗恒星 ， 这意味着 ， 我们知道能够在哪里找到下一颗完全孤立的恒星 。

所以威廉这张照片中的物体绝对不是宇宙中的一个空洞 。 但实际上在2017年有一项科学研究曾公开宣称宇宙中存在一个洞 。

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图源：NASA

试想 ， 如果宇宙中真的存在一个空洞 。 那么在10亿光年宽的宇宙空间中 ， 存在一个完全没有正常物质和暗物质的空洞 ， 这样的情况该如何用图片描述呢？如上图所示 ， 在宇宙微波背景中存在一个“冷点”（如威尔金森微波各向异性探测器或普朗克所见） ， 由于这种空洞的引力场会不断发生变化（专业术语称之为后期萨克斯-沃尔夫效应） ， 所以会导致宇宙辐射的温度略微下降 。 但这个冷点还必须与一个没有星系的区域联结 ， 这还需要科研人员进行深入调查才能证明 。

鲁德尼克、谢娅和威廉姆斯的团队研究了宇宙中的这一片区域 ， 发现其星系数量减少了20-45% ， 但针对这一现象存在多种解释 。
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图源：forbes

可以肯定的是 ， 宇宙中有些区域拥有比平均水平少得多的物质 ， 包括恒星、气体、尘埃甚至暗物质 。 事实上 ， 研究人员还发现了其他类似大小的空洞 。 一个可能的原因是该区域内完全没有其他星系存在 ， 但许多采访人员（以及新闻稿）却一致选择“宇宙之洞”作为文章标题 。 不过这也可能是由一些其他原因引起的 ， 比如轻微的密度不足 。 除非我们绘制一张三维宇宙地图（使用光谱学来验证观测到的星系红移） ， 否则我们无法确定这些星系是如何分布的 。 但就你所听内容而言 ， 那里应该根本不存在空洞 ， 更不用说存在一个没有任何类型物质的区域了 。
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图源：NASA

这对科普而言是一个大问题 ， 因为上面的图片已经被数百万人看到了（感谢某个脸书页面） ， 而正确解释和现实情况的细微差别最多也只能被成千上万的人看到 。 你对这种现实情况根本无能为力 ， 毕竟 ， 知识的对立面不是无知 ， 而是被包装成知识的虚假信息 。

如果你要和民众谈论科学 ， 那么你的首要责任是准确地描述目前我们对于宇宙的了解 。 如果你不知道我们有哪些发现、科研成果或相关理论 ， 那么你有责任找出这些信息 。 我很高兴尽自己的一份绵薄之力来澄清事实 ， 同时也请你在遇到问题通过我来咨询伊桑（但这取决于科学传播者和作家的严谨和勤奋度） ， 此外 ， 读者应明智地选择信息来源 。 否则 ， 就无法区分真正科学与虚假信息之间的区别 。
作者: Ethan Siegel Senior Contributor
FY: 歪菓有仁


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