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巨墻、纖維狀結(jié)構(gòu)和空洞

結(jié)構(gòu)的組織爭議開始于恒星的層次，雖然多數(shù)的宇宙學(xué)家很少在天體物理學(xué)中研究這個(gè)尺度。恒星是星系內(nèi)的組織，星系則組織成星系群、星系團(tuán)和被巨大的空洞分隔的超星系團(tuán)。在1989年之前，一般的假設(shè)是均巧的星系團(tuán)是存在的最大結(jié)構(gòu)，并且在宇宙的各個(gè)方向上的分布或多或少都是均勻的。然而，建立在紅移觀測的資料上，瑪格利特·蓋勒和John Huchra在1989年發(fā)現(xiàn)了長城，由星系組成的長5億光年、寬2億光年、厚1500萬光年的結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)的存在跳脫了長久以來的認(rèn)知，因?yàn)樗枰窍翟谌齻€(gè)空間維度中的位置，就必需加入來自紅移的星系距離資料。在2003年，另一個(gè)大尺度結(jié)構(gòu)－史隆長城－ 也被發(fā)現(xiàn)了。但是，在技術(shù)上并不認(rèn)為這是一種結(jié)構(gòu)，因?yàn)楸舜嗽谥亓ι喜o關(guān)聯(lián)，只是在測量的距離上都出現(xiàn)在那兒。在太空中最大的空洞之一是摩羯座的空洞，估計(jì)他的直徑是2.3億光年 。

在2007年8月，一個(gè)可能的超級空洞在波江座被發(fā)現(xiàn) ，他與WMAP冷斑點(diǎn)－在微波的天空中寒冷的一個(gè)區(qū)域－一致，但在現(xiàn)行受到偏愛的宇宙論模型下是極度不可能存在的。這個(gè)超級空洞造成的冷斑點(diǎn)，超乎想像的巨大，可能跨越了十億光年的空間。

對宇宙進(jìn)一步的研究看到巨大的像是氣泡的空洞分隔開了片狀結(jié)構(gòu)和星系纖維，而超星系團(tuán)就像是其中偶爾相對出現(xiàn)的密集節(jié)點(diǎn)。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在2度視場星系紅移巡天可以清楚的看見。在巡天勘測的內(nèi)側(cè)部分三度空間圖的結(jié)構(gòu)中顯示，在附近的宇宙顯露出令人印象深刻的結(jié)構(gòu)。幾個(gè)超星系團(tuán)顯示出，像是史隆長城，迄今所知道宇宙的最大結(jié)構(gòu)。

從地球到大尺度結(jié)構(gòu)

浩瀚界限

浩瀚界限 （ End of Greatness ）是在觀測上發(fā)現(xiàn)的一個(gè)尺度，大致上是一億秒差距（三億光年），在這個(gè)尺度下的宇宙區(qū)塊，依據(jù)宇宙學(xué)原理大致上是均質(zhì)與各向同性的。超星系團(tuán)和星系纖維在可見的領(lǐng)域明顯是平均分布的，但在較小范圍的勘察下是任意的。直到1990年代，紅移巡天的勘察完成，這種尺度的結(jié)構(gòu)才被完整的觀察到。

觀測

"整個(gè)近紅外天空的全景影像揭露在銀河系之外的星系分布。這張影像是由2微米全天巡天的擴(kuò)散源目錄（ XSC ）超過150萬個(gè)的星系，和由點(diǎn)源目錄（ PSC ）得到接近5千萬個(gè)銀河系內(nèi)的星點(diǎn)導(dǎo)出的。星系的顏色是依據(jù)UGC目錄、哈佛天文物理中心、Tully NBGC、LCRS、2dFGRS、6dFGS和SDSS巡天等所得的紅移（各種不同的數(shù)值經(jīng)由NASA/IPAC的NASA銀河系外數(shù)據(jù)庫整合），或從K頻帶（2.2微米）光電測光推導(dǎo)后給予的。藍(lán)色是最接近的（z < 0.01），綠色在普通的距離上（0.01 < z < 0.04），紅色是2MASS所能分辨距離最遠(yuǎn)的（0.04 < z < 0.1）。這張圖是以以銀河為中心采用等面積的埃托夫（ Aitoff ）投影法繪制的銀河座標(biāo)系圖。" 由湯馬斯杰瑞繪圖（" IPAC）"

另一個(gè)大尺度結(jié)構(gòu)的證據(jù)是 萊曼α森林（ Lyman alpha forest ） 。這是出現(xiàn)在類星體光譜的一群吸收譜線，被解釋為在途中有許多稀薄但巨大的氣體材料（幾乎全都是氫的氣體）存在，這些版材看起來與新星系的形成有所關(guān)聯(lián)。

在描述宇宙的結(jié)構(gòu)時(shí)必須格外的小心與謹(jǐn)慎，因?yàn)槭聦?shí)不是全如它們在外觀上所呈現(xiàn)的。被重力扭曲的光線（重力透鏡）所呈現(xiàn)的畫面看起來與它們真正來源的方向是不同的，這是因?yàn)榍熬暗奶祗w（例如星系）彎曲了它們自己所在的空間造成的（一如廣義相對論的預(yù)測），因而偏轉(zhuǎn)了通過附近的光線。相當(dāng)有用的，強(qiáng)大的重力透鏡有時(shí)能將遙遠(yuǎn)的星系放大，使它們更容易被偵測到；但弱透鏡（重力的切變）的干擾是很普通也很微妙的改變了觀測到的宇宙大尺度結(jié)構(gòu)。在2004年，對這種微妙切變的觀察，顯示值得做為宇宙模型測試的約束。

宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)看起來不同于只使用紅移測量距離的星系。例如，在星系團(tuán)背后的星系將被吸引著朝向它，而會(huì)朝向星系團(tuán)落下，因此有輕微的藍(lán)移（與沒有星系團(tuán)的情況比較）；靠近的這一側(cè)，則會(huì)有輕微的紅移。所以如果只用紅移來測量距離，星系團(tuán)的環(huán)境看起來會(huì)被壓縮了一點(diǎn)。相對的效應(yīng)會(huì)作用在星系團(tuán)內(nèi)部的星系：在星系團(tuán)中的星系有一些不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，而當(dāng)這些不規(guī)則運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換成紅移時(shí)，星系團(tuán)看起來會(huì)被拉長。這創(chuàng)造出了所謂的 上帝的手指 ：星系的長鏈指向地球的錯(cuò)覺。

我們鄰近的星系影像圖

在長蛇座超星系團(tuán)的中心有一個(gè)被稱為巨引源的異常重力，影響著數(shù)億光年內(nèi)星系的運(yùn)動(dòng)。這些星系的紅移都符合哈伯定律，表示它們和我們是相互在退行的，但它們在紅移上的變化充分的顯示出與有與上萬個(gè)星系等效的質(zhì)量被集中在那兒。

巨引源是在1986年發(fā)現(xiàn)的，躺在長蛇座和人馬座的方向上，距離在1億5千萬至2億5千萬光年之間（2億5千萬光年是最近的估計(jì)）。在那個(gè)方向的附近可以觀測到大量的老星系，有許多星系與鄰居的星系相互碰撞著，并且/或者輻射出大量的無線電波。

模型

在企圖建立大尺度結(jié)構(gòu)的模型上，宇宙論還有許多工作要做。使用大霹靂模型和假設(shè)建造宇宙的物質(zhì)類型，可預(yù)期的是應(yīng)該能預(yù)測物質(zhì)的分布狀態(tài)，并且與觀測工作來比較對不同的宇宙學(xué)理論是背后的支撐還是駁斥。目前，觀測指出大多數(shù)的宇宙必須包含冷暗物質(zhì)，假設(shè)熱暗物質(zhì)或重子暗物質(zhì)的模型不能與觀測吻合。宇宙微波背景輻射和高紅移超新星也同樣的對這些模型予以機(jī)乎全面性的壓抑，并且這些方法也給了更多我們居住的是加速中的宇宙論述證據(jù)。

參考資料

List of publications of the 2dF Galaxy Redshift Survey

延伸讀物

Vicent J. Martínez, Jean-Luc Starck, Enn Saar, David L. Donoho, Simon Reynolds, Pablo de la Cruz, and Silvestre Paredes.MORPHOLOGY OF THE GALAXY DISTRIBUTION FROM WAVELET DENOISING. APJ. 2005-08-15. arXiv:astro-ph/0508326.

J. R. Mureika and C. C. Dyer.Multifractal Analysis of Packed Swiss Cheese Cosmologies (PDF) . Classical and Quantum Gravity. v1. 2005-05-17. arXiv:gr-qc/0505083.

J. R. Mureika.The Packed Swiss Cheese Cosmology and Multifractal Large-Scale Structure in the Universe (PDF) . 2003-09-06.

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