維基百科

巨型超大類星體群

巨型超大類星體群(英文：Huge Large Quasar Group，簡稱Huge-LQG，也被稱為U1.27)是由73個類星體組成的超大類星體群，其跨度大約有40億光年。在其被發現時，被認為是當時可見宇宙中已經確認的最大、質量最重的結構[1][2][3]，直到2014年發現跨度更長達到100億光年的武仙-北冕座長城。[4]

巨型超大類星體群地圖
類星體3C 273

發現

2013年1月11日，來自英國普雷斯頓中央蘭開夏大學的羅傑克洛維斯和他的團隊在獅子座附近發現了這一超大類星體群。團隊使用來自斯隆數字化巡天(一個紅移巡天項目)DR7QSO的數據。團隊宣稱U1.27是當時可見宇宙中已經確定的最大結構。該結構於2012年11月首次發現，團隊花了兩個月的時間確定這一發現並於次年1月宣布。消息已經發布馬上傳遍全球，並成為科學界重點關注的對象。

特徵

巨型超大類星體群長度預估為12.4億秒差距，寬為6.4億秒差距，高則為3.7億秒差距，共包含73個獨立類星體。[5]類星體是十分明亮的活動星系核，被普遍認為有超大質量黑洞位於其中心併吞噬物質。由於類星體只存在於宇宙中高密度區域內，因此類星體可用於尋找宇宙中高密度區域。其總計質量大約為6.1×1018太陽質量。巨型超大類星體群之所以也被稱為U1.27是因為其平均紅移為1.27(U是類星體群的簡稱)。[3]U1.27距地球越有90億光年。[6]

U1.27距克洛維斯-坎普薩諾超大類星體群(U1.28、CC-LQG或LQG 3)615百萬秒差距, U1.28是由克洛維斯於1991年發現，由34個類星體組成。

宇宙論原則

主條目：宇宙論原則

根據宇宙論準則，在足夠大的尺度下的宇宙是接近同質的，這代表在宇宙中數量上的隨機性波動事件，例如不同區域之間的物質密度差異並不大，這代表宇宙中的物質與能量必須是均勻且各向同性分布。因為物理定律和作用力（例如重力）被預期在整個宇宙中無論哪一處的機制都是相同的；因此在足夠大的尺度下關鍵的各種隨機分布不會有能量測到的差異。不過，有多個不同尺度存在以解釋對應的同質性尺度，以及依照不同狀況下的適當定義（即不同的定義取決於測量者量測使用的同質性尺度）。而當前用來解釋同質性尺度問題的理論則是「偉大的結局」；這項解釋性的量測表示即使是在最大的尺度下，透過這裡論所見的宇宙外觀上仍是同質性的。目前被公認的「偉大的結局」所需尺度大約是2.5到3億光年，如果和宇宙微波背景輻射決定的宇宙外觀常態密度一起計算其尺度，同質性尺度的上限大約是前述的4倍（10到12億光年或3.07到3.7億秒差距），是目前同質性尺度上限最佳擬合解。然而，賈斯韋特·亞達夫等人提出基於宇宙的分形維數，該尺度的值應該是 260/h Mpc。[7]而部分科學家則指出基於同質性尺度的量測，結構的最大尺寸大約是70-130/h Mpc。[8][9][10]

2003年發現的史隆長城長度4.23億秒差距[11]，也稍大於推測的尺度上限。

巨型超大類星體群長度超過同質性尺度3倍，寬度則相當於2倍同質性尺度，因此這已對宇宙大尺度結構的理解產生了挑戰。[3]

然而，由於長距離相關性，宇宙中的結構在比同質性尺度存在着更大範圍的延伸。[12]

爭議

來自比勒費爾德大學的塞薩德里·納達圖爾對巨型超大類星體群進行了更全面的研究。在經歷更詳細的研究之後，他宣布，同克洛維斯提出的存在一大群類星體的結構相反，他的新地圖表明在巨型超大類星體群附近並沒有大量類星體聚集。該地圖實際上與克洛維斯製作的地圖類似，不同之處在於納達圖爾的地圖上分析了更多的類星體分布。在對類星體數據進行了多次統計分析後，納達圖爾發現了巨型超大類星體群的成員和形狀的極端變化，並在尋找類星體的參數中發現了細小的變化，因此他確定了巨型超大類星體群出現在可見類星體群中的概率分布。他描述了多個與克洛維斯研究地區類似的地區，並模擬了位置與宇宙中的統計類星體相同的隨機分布類星體。[10]這些數據符合亞達夫等人研究的同質性尺度，與宇宙學原則沒有出入。[7]雖然類星體可以存在於宇宙的緻密區域，但必須要注意的是，宇宙中所有的類星體都是均勻分布的，也就是說，每百萬光年中有一個類星體，這實際上是不大可能的。因此克洛維斯團隊很可能在識別大尺度纖維狀結構時出現了失誤。

該結構的發現引起了一些爭議。但克洛維斯並沒有告知其團隊是如何發現這些聚集的類星體，也沒有表明怎樣發現類星體群之間的相關性。因此，其他超大類星體群也可能並不是真正的結構。

儘管如此，克洛維斯等人根據Mg II吸收體（常用於探測遙遠星系的一次鎂離子氣體）的變化作為類星體之間存在關聯的依據。Mg II氣體表明U1.27的各類星體之間可能存在相互作用。但在其團隊發出的論文中卻並沒有提到這一點。[10]

但在2014年9月，赫斯米科爾斯等人測量了U1.27中的類星體偏振值，發現在大於500百萬秒差距的尺度上偏振存在顯著的相關性。[13]

參見

參考

  1. ^ Aron, Jacob. Largest structure challenges Einstein's smooth cosmos. New Scientist. [14 January 2013]. （原始內容存檔於2015-06-28）. 
  2. ^ Astronomers discover the largest structure in the universe. Royal astronomical society. [2013-01-13]. （原始內容存檔於2013-01-14）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Clowes, Roger G.; Harris, Kathryn A.; Raghunathan, Srinivasan; Campusano, Luis E.; S?chting, Ilona K.; Graham, Matthew J. A structure in the early Universe at z ～ 1.3 that exceeds the homogeneity scale of the R-W concordance cosmology. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2013-01-11, 1211 (4): 6256 [14 January 2013]. Bibcode:2013MNRAS.429.2910C. arXiv:1211.6256  . doi:10.1093/mnras/sts497. （原始內容存檔於2016-10-17）. 
  4. ^ SciShow Space. The Impossibly Huge Quasar Group. 21 July 2016 [2018-04-27]. （原始內容存檔於2020-03-01）. 
  5. ^ The Largest Structure in Universe Discovered – Quasar Group 4 Billion Light-Years Wide Challenges Current Cosmology. [14 January 2013]. （原始內容存檔於2013-01-15）. 
  6. ^ Prostak, Sergio. Universe's Largest Structure Discovered. scinews.com. 11 January 2013 [15 January 2013]. （原始內容存檔於2020-05-20）. 
  7. ^ 7.0 7.1 Yadav, Jaswant; Bagla, J. S.; Khandai, Nishikanta. Fractal dimension as a measure of the scale of homogeneity. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 25 February 2010, 405 (3): 2009–2015 [15 January 2013]. Bibcode:2010MNRAS.405.2009Y. arXiv:1001.0617  . doi:10.1111/j.1365-2966.2010.16612.x. （原始內容存檔於2017-01-10）. 
  8. ^ Hogg, D.W.; et al. Cosmic Homogeneity Demonstrated with Luminous Red Galaxies. The Astrophysical Journal. 2005, 624: 54–58. Bibcode:2005ApJ...624...54H. arXiv:astro-ph/0411197  . doi:10.1086/429084. 
  9. ^ Scrimgeour, Morag I.; et al. The WiggleZ Dark Energy Survey: the transition to large-scale cosmic homogeneity. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2012, 425 (1): 116–134. Bibcode:2012MNRAS.425..116S. arXiv:1205.6812  . doi:10.1111/j.1365-2966.2012.21402.x. 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 Nadathur, Seshadri, (July 2013) "Seeing patterns in noise: gigaparsec-scale 'structures' that do not violate homogeneity". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society in press. arXiv:1306.1700. Bibcode: 2013MNRAS.tmp.1690N doi:10.1093/mnras/stt1028
  11. ^ Gott, J. Richard, III; et al. A Map of the Universe. The Astrophysical Journal. May 2005, 624 (2): 463–484. Bibcode:2005ApJ...624..463G. arXiv:astro-ph/0310571  . doi:10.1086/428890. 
  12. ^ Gaite, Jose; Dominguez, Alvaro; Perez-Mercader, Juan. The fractal distribution of galaxies and the transition to homogeneity. The Astrophysical Journal. 1999, 522: 5–8. Bibcode:1999ApJ...522L...5G. arXiv:astro-ph/9812132  . doi:10.1086/312204. 
  13. ^ Hutsemekers, D.; Braibant, L.; Pelgrims, V.; Sluse, D. Alignment of quasar polarizations with large-scale structures. Astronomy & Astrophysics. 2014-09-22. Bibcode:2014A&A...572A..18H. arXiv:1409.6098  . doi:10.1051/0004-6361/201424631. 

延伸閱讀

外部連結

取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=巨型超大类星体群&oldid=83875564」