長達140億光年的最大宇宙結構被發現

科學家近日宣布，他們在可觀測宇宙中確認了一座目前“測量最可靠、規模最大的宇觀超結構”，這一由星系、星系團與暗物質共同編織而成的龐然大物，被命名為“Quipu（基普）”，其尺度之大，沿宇宙空間綿延約14億光年，正式刷新已知宇宙最大結構紀錄。

研究由德國馬普地外物理研究所和馬普物理研究所牽頭，聯合西班牙和南非的科學家完成，他們通過分析由ROSAT（羅莎特）X射線衛星繪制的全天星系團分布圖，逐步鎖定并重建了這一超結構的三維分布。

項目負責人漢斯·伯林格指出，如果在距離地球約4.16億至8.26億光年的球殼區域內觀察星系團的分布，一個從北天高緯一直延伸到接近南天邊緣的巨大結構會格外醒目，這便是Quipu。

該結構由68個巨大星系團構成，總質量約為2×101?個太陽質量，其長度超過400兆秒差距（約合14億光年），體量明顯超越此前著名的“斯隆長城”（約11億光年）。

這項發現離不開ROSAT衛星的基礎工作。作為首顆完成全天X射線巡天的衛星，ROSAT自1990年起以高分辨率X射線望遠鏡掃描全天，記錄下星系團間熾熱氣體發出的高能輻射，為科學家建立起詳盡的星系團目錄。

隨著后續幾十年間各大天文臺不斷測定這些星系團的距離，研究團隊得以構建出較為精確的物質三維分布圖，而Quipu正是在這樣一幅“宇宙地圖”中被識別為迄今已知、距離地球十億光年范圍內最大的一座超結構。

研究論文強調，要精確測定宇宙膨脹速度、物質密度和幾何形狀等關鍵宇宙學參數，必須充分考慮本地大尺度結構對觀測數據的影響。

這些影響包括：大尺度引力場對宇宙微波背景輻射的細微改動、通過引力透鏡效應對光路的彎曲，以及大尺度物質分布引發的“整體流動”對哈勃常數測量的偏移，其中后者可以由距離高達250兆秒差距的巨大質量集中體產生。

在最新工作中，團隊首次對130至250兆秒差距范圍內的全天大尺度結構進行系統評估，在其中選出的五個最顯著超結構中，Quipu無論長度還是質量都位列首位。

研究表明，這類超結構并非極端罕見的“特例”：它們容納了約45%的星系團、30%的星系以及約四分之一的物質，卻只占據約13%的宇宙體積，是宇宙大尺度結構中極為重要的組成部分。

觀測還顯示，在這些超結構附近，星系的空間密度顯著高于孤立星系團所處環境，暗示大尺度引力網絡對星系形成和演化具有重要影響。

同時，基于當前主流的Λ-CDM（Lambda冷暗物質）宇宙學模型的數值模擬也給出了與Quipu類似的大尺度結構，為此次觀測結果提供了理論支撐，顯示這項發現與標準宇宙學框架高度一致。

科學家指出，如此龐大的物質結構應當會在宇宙微波背景中留下所謂“綜合薩克斯-沃爾夫效應”的痕跡，即光子穿越隨時間演化的引力勢阱時能量發生的細微變化。

研究團隊在普朗克衛星的數據中搜索這一信號，并確實找到了與理論預期強度相符的跡象，不過統計顯著性尚不足以完全排除隨機漲落的可能，因此仍需后續更精準的數據驗證。

參與研究的喬恩強調，即便這些修正表面上只帶來幾個百分點的偏差，隨著宇宙學觀測精度不斷提升，它們在未來將變得愈發關鍵，關系到我們對宇宙整體性質的精細刻畫。

換言之，要在“百分之幾”的精度層面理解宇宙，大尺度超結構的存在與分布已經不能再被簡單忽略。

“Quipu”這一名字源于印加文明用于記載信息的繩結系統——“結繩記事”，因為該超結構在空間中的形態酷似一根主纖維帶著分支細繩。

這一命名也向位于智利的歐洲南方天文臺致敬，許多關鍵的距離測量工作正是在那里完成，而當地博物館中展示的印加結繩文物也在某種程度上為這次宇宙發現搭起了歷史與文化的橋梁。

科研人員指出，這一發現不僅為我們繪制宇宙物質分布提供了一塊新的“標尺”，也為檢驗宇宙學模型、研究不同環境下星系的形成與演化提供了獨特實驗場。

Quipu這樣的超結構表明，宇宙中最大的“宇宙網”不僅是背景舞臺，更能對人類如今最精細的宇宙測量產生實質影響，從而塑造我們對宇宙命運與起源的理解。