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摘要: 确定哪些区域密集且足够大以对应于星团,星系,星系团,以及确定它们何时以及在何种条件下形成。今天,我们看到一个宇宙充满了包含数千亿颗恒星的大型星系,这些星系聚集成一团巨大的宇宙网。...

模拟宇宙的大规模结构。确定哪些区域密集且足够大以对应于星团,星系,星系团,以及确定它们何时以及在何种条件下形成,这是宇宙学家现在才刚刚兴起的挑战。ZARIJA LUKIC博士

关于宇宙的一个最奇怪的事实是它随着时间的推移而变化的程度。今天,我们看到一个宇宙充满了包含数千亿颗恒星的大型星系,这些鸣泽贤一星系聚集成一团巨大的宇宙网。然而,回到大爆炸的时候,一切都非常光滑和均匀,几乎没有聚集或聚集。事实上,回去足够远,你根本找不到任何星系或星星。

从定性的角度来看,这是有道理我的小心眼相公的。宇宙诞生时有微小的瑕疵,当宇宙膨胀时,万有引力增长,并且取决于引力如何以及在何处获胜,我们得到这些巨大的星系和星系团由不含任何东西的区域分开:宇宙空洞。但结构并没有立刻形成,最后形成的最大结构。这是宇宙的原因。

宇宙中大规模结构的演变,从早期的统一状态到我们今天所知的聚集宇宙。如果我们改变宇宙拥有的东西,暗物质的类型和丰度将会产生一个截然不同的宇宙。请注意,在所有情况下,小规模结构早期出现,而较大规模的结构直到很久才出现。ANGULO等。2008年,来自杜伦大学

想象宇宙就像在这些早期阶段一样。它充满了物质和辐射,几乎完全均匀地分布在你看的任何地方。在大爆炸之后,通常高密度区域的平均密度为100.003%,而通常低密度区域的平均密度为99.997%。当我们将早期宇宙描述为均匀时,这就是我们实现的均匀程度。

在所有尺度上,这些过度密度和低密度几乎完全相同。无论你看一个几公里或几光年或几百汇宙贸易万或几十亿光年的区域,同样的30分之一的波动描述了宇宙开始的高密度和森海塞尔e825s低密度区域。

高密度区域随着时间的推移而生长和增长,但是它们的生长受到最初小的过度密度,发现过度密度的宇宙尺度(以及引力穿过它们所需的时间)的限制,女虐男以及存在仍然充满活力的辐射,这会阻止结构更快地生长。形成第一批恒星需要数十亿到数亿年的时间; 然而,在此之前很久就存在了小规模的物质团块。AARON SMITH / TACC / UT-AUSTIN

但它不会长久保持这种状态。与所有其他区域相比,重力立即开始优先吸引大量进入高密度区域。低密度区域更容易将其物质放弃到周围相对更密集的区域。

然而,尽管xp3viewer引力定律是普遍的,并且在所有尺度上都是相同的,但宇宙并不能同时形成星团,星系和星系团。事实上,第一颗恒星形成的时间不到1亿年,但数十亿年 - 超过十倍 - 在我们形成宇宙中的巨大星系团之前。

通过COBE(在大尺度上),WMAP(在中等尺度上)和普朗克(在小尺度上)测量的宇宙微波背景的波动都不仅与尺度不变的量子波动集合一致,但它的数量如此之低,以至于它们不可能从任意热的密集状态中产生。水平线代表波动的初始频谱(来自膨胀),而摇摆的水平线代表重力和辐射/物质相互作用如何在早期阶段塑造膨胀的宇宙。NASA / WMAP科学团队

这似乎违反直觉,但有一个简单的原因,它出现在我们从婴儿宇宙的第一张照片中:重力是一个无限范围的力量,但不会以无限的速度传播。它只能以光速传播,这意味着如果你想要以1亿年的速度到达光速的空间区域,它就会感觉到你的存在直到1亿年过去驴交了。

这就是为什么在上面的宇宙微波背景图中,最大的尺度(左熏风端午边)具有完全平坦的温度波动:引力尚未影响它们。首先,巨大的峰值是现在正在发生的引力收缩,但是没有足够的崩溃来引发辐射方面的阻力。而超越它的山峰和山谷代表了比当前宇宙地平线更小的尺度上的飞溅。

宇宙网由暗物质驱动,暗物质可能是由宇宙早期阶段产生的颗粒产生的,这些颗粒不会衰变,而是保持稳定直至今天。最小的尺度首先坍塌,而较大的尺度需要更长的宇宙时间才能变得足够高以形成结构。RALF KAEHLER,OLIVER HAHN和TOM ABEL(KIPAC)

这一切都转化为宇宙中大规模结构形成的详细路线图。我们可以将其分解为一些一般规则。

  • 结构将首先在较小的尺度上形成:星系前的恒星,星系前的星系,超星系前的星系。
  • 密度波动最大的那个特征尺度将对应于距离尺度,今天,我们更可能看到星系相关性而不是更短或更长的尺度。
  • 如果在宇宙后期出现某种加速阶段,它将导致结构形成的截止:结构的最大,最大尺度。
  • 一旦你受到引力束缚,即使宇宙的膨胀持续不断,你也应该保持引力束缚。

根据我们对遥远宇宙的观察,所有这些预测都得到了证实。

在宇宙中开启的第样本户之家登录一颗恒星的插图。没有金属来冷却恒星,只有大质量云中最大的团块才能成为恒星。直到有足够的时间使重力影响较大的尺度,只有小尺度可以在早期形成结构。NASA

正如我们所理解的那样,第一颗恒星出现在宇宙年龄在50到1亿年之间。需要数百万的太阳质量(但不到十亿)才能引发宇宙中原始物质的引力坍缩直至恒星,这意味着即使是最密集的地区,在数千万年之前也不会发展恒星。通过。

这些单独的星团将需要更多的时间合并在一起以创建星系,使这些星系合并在一起以创建进化的星系和星系群,并使这些星团合并在一起形成星系团。当我们谈论宇宙网和宇宙的大规模结构时,这就是我们的意思:它必须建立自己,从小规模(重力首先采取行动)到大规模。

即使这是宇宙中结构形成的方式,也会产生一个细丝网络,其中集群存在于集群中,网络首先出现在较小的尺度上。由于重力信号穿过数亿或数十亿光年葛天中所需的极大时间,在宇宙进一步老化之前,较大的尺度不会表现出结构。

到目前为止,我们有一个可观测的宇宙,直径约为9江梦娴连曦皖20亿光年。我们更有可能看到这些星系相关性的规模可以达到大约5亿光年,这意味着如果你把手指放在任何一个星系上并看起来有一段距离,你就更有可能找到另一个星系。距离你们500亿光年远的星系距离400或者6亿光年远。

由于重子声振荡引起的聚类模式的图示,其中在距离任何其他星系一定距离处发现星系的可能性由暗物质与正常物质之间的关系控制。当宇宙膨胀时,这个特征距离也会扩展,使我们能够测量哈勃常数,暗物质密度,甚至是标量谱指数。结果与CMB数据一致,宇宙由27%的暗物质组成,而正常物质则为5%。ZOSIA ROSTOMIAN

此外,我们认为是侯耀华,小熊猫香烟价格表图,中国电信星系团的大尺度特征不应该在最早阶段出现。在数亿年的时间里,根本就没有星系团,而且需要数十亿年才能看到大量的星系聚集成真正的星系团。

而且,在这些早期出现的那些应该比后来出现的那些质量更低。总的来说,通过观测可以证明这一点,在大质量星系充足之后,最早的大质量星系团已经出现。当我们近距离观察时,我们发现星系团更大,并且包含的​​星系远远多于更远的星系团。

巨大的附近星系团Abell 2029的核心是星系IC 1101。它拥有550万光年,超过100万亿颗恒星和近千万亿颗太阳的质量,是迄今为止最大的已知星系。我们看得越远,质量星系团中的质量就越低,而我们发现的最早的原始星团在大爆炸之后仍然超过十亿年。数字化天空调查2,美国宇航局

最引人注目的是,结构的大小和质量似乎有限。您可能听说过我们当地的超级集群:Laniakea,其中包含银河系,当地群体,室女座星团以及许多其他群集和群组,这些群集和群组似乎以细长的网状结构排列。如果你要将它全部绘制出来,你可能会想到L飞翔石家庄an闽南黄牛iakea是真实的,并且这个巨大的物体比我们在整个宇宙中看到的大星系岳晓遥团更大。

然而,这只不过是一种幻想。Laniakea只是一个明显的结构; 它不是重力束缚的。在最大的宇宙尺度上,暗能量占据了引力,并且在过去的60亿年中一直如此。如果一个物体没有重力生长到足够的密度,那么它会在它自己的力量下崩溃,那么它永远不会。

Laniakea超星系团,包含银河系(红点),位于室女座群的郊区(银河系附近的大型白色集合)。尽管图像具有欺骗性的外观,但这并不是一个真实的结构,因为暗能量将驱使大部分这些团块分开,随着时间的推移将它们分解。TULLY,RB,COURTOIS,H.,HOFFMAN,Y&POMARDE,D。NATURE 513,71-73(2014)

Laniakea与所有巨大的超级集群规模结构一样,目前正被宇宙的扩张所撕裂。这些大型星系团平均需要大约20亿到30亿年才能生长到足够的密度以引力坍缩。综英美正义路人今天最庞大的星系可能包含成千上万个银河系大小的星系,但是没有庞大的数百亿光年,或者里面有成千上万的银河系。宇宙的加速扩张对于万有引力来说是太过分了。

暗物质的宇宙网及其形成的大规模结构。正常物质存在,但仅占总物质的1/6。其他5/6是暗物质,没有任何正常物质可以摆脱它。如果宇宙中没有暗能量,随着时间的推移,结构将继续在更大和更大的尺度上生长和增长,但在其存在的情况下,没有超过数十亿光年的结构。MILLENIUM SIMULATION,V。SPRINGEL等。

尽管宇宙结构所需的种子是在宇宙的最早阶段种植的,但这些种子需要时间和合适的资源才能成长。当重力以光速传播时,小规模结构的种子首先发芽,仅仅几千万年后,它们就会将超过区域生长到最少女映画是什么早的星团中。随着时间球场舞者的推移,星系尺度结构的种子也在增长,需要数亿年才能在宇宙中形成星系。

但是,在较大距离尺度上从相同大小的种子生长的星系团需要数十亿年。随着时间的推皇陵大盗移,宇宙已有78亿年的历史,加速扩张已经取代,解释了为什么没有比星系团更大的束缚结构。宇宙网d6007不再像以前那样在增长,而是主要被暗能量撕裂。享受我们拥有的东西; 宇宙永远不会再这种结构!

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