天文学家可能发现了连接星系的“宇宙网”中的细线

如果你能从地球一直飞出去，越过太阳，越过我们的星系，越过银河系所属的本星系群，一直到观察整个宇宙……它可能看起来就像一块令人极不满意的棉花糖。

你会看到巨大的空洞，里面几乎没有星系、恒星，甚至原子，在这些死角之间，你会看到无数不同长度和大小的细线。银河系、仙女座星系和我们整个后院星系团在这个难以理解的巨大结构中只不过是几个像素，天文学家称之为“宇宙网”。

我们对气体网的大部分证据都来自模拟和推断。但现在，一个国际研究小组首次直接看到了两根气体线，他们称之为“细丝”，连接着空洞中的多个星系。虽然他们的地图只覆盖了巨大气体网的一小部分，但它有助于证实这些模型是正确的——气体网在星系的生长过程中起着重要作用。

“宇宙网就像一系列漏斗，物质在重力作用下通过这些漏斗流动，因此其特性对于星系的形成至关重要，”Kavli 宇宙物理与数学研究所的宇宙学家 Khee-Gan Lee 表示，他没有参与这项研究。他称这是首次观察到连接星系的细丝，“意义重大”。

近几十年来，研究人员开始怀疑宇宙网不仅仅是星系的被动聚集。模拟结果表明，由于宇宙膨胀，连接丝被拉伸，同时又受到引力的挤压，随着时间的推移，连接丝变薄。最近，天文学家还注意到，恒星形成星系的亮度不如它们应有的那么亮，好像有什么东西挡住了路。这种明显的干扰间接证明了宇宙网是以微量氢气网络的形式存在的。

综合起来，这些理论描述了这样一个宇宙：气体沿着变薄的细丝流入节点——不同细丝汇聚在一起的十字路口。在那里，氢堆积起来，为巨大星系和超大质量黑洞的生长提供燃料。周四发表在《科学》杂志上的这张新地图是首次直接对此类节点中的星系间细丝进行成像。

“过去几年，人们一直在竞相探测星系间辐射，”从事类似观测工作的德国波茨坦大学宇宙学家 Lutz Wisotzki 说道。“每个人都想亲眼看到一些东西，而不仅仅是推断出那里有什么东西。”

但很难想象还有比将宇宙凝聚在一起的氢更脆弱的目标。威索茨基说，猎户座星云等上镜的恒星已经比地球上最好的实验室真空室还要空，而星云网的丝线应该还要细一百万倍，每升可能只包含一个原子。我们的仪器只有在光束恰好以正确的方式使它们发光时才能探测到这些原子，因此在宇宙中搜寻其暗淡的丝线有点像在晚上寻找云。

为了看到几乎看不见的星系，研究小组放大了一组非常年轻的星系，他们凝视着太空深处，测量了在所谓的“宇宙正午”期间离开这个剧烈区域的光线。“宇宙正午”是宇宙大爆炸后数十亿年，恒星快速而猛烈地形成的时代。根据早期调查的线索，他们利用位于智利的欧洲南方天文台的甚大望远镜，对天空中一个小型月球陨石坑大小的区域进行观测。经过几个晚上 30 个小时的观察，他们收集到了足够的光线，可以描绘出两个从一个星系延伸到另一个星系的微弱细丝的轮廓，每个细丝的长度超过 300 万光年，是整个银河系长度的 30 倍。

论文合著者、东京大学天文学家梅端秀树表示，这些星链之所以可见，是因为这些新生星系照亮了这些稀疏的气体，就像城市的灯光照亮了飘过的云朵一样。“我们识别出了相对明亮的部分，”他说。“幸运的是，我们找到了一个非常好的地方，可以首次看到宇宙网。”

维索茨基也是一位星际氢探测器，他参与建造了拍摄这张照片的仪器。他说，这项研究创下了有史以来探测到的最大氢堆的新纪录。之前的搜索发现，在明亮的星系中心周围有氢，这些氢逐渐消失在黑暗中，但之前从未有人发现过连接星系的物质。不过，他补充说，宇宙网丝只是其中一种解释。由于观察气体需要照明，而研究小组是在明亮的地方观察，所以他不能完全确定他们是否真的找到了连接宇宙的其中一条线索。也许他们只是发现了一些普通的宇宙雾，或者是星际小事故抛出的碎片。“我们看到的是气体，”他问道，“还是照亮气体的火炬？”

梅畑则承认，其中可能混杂着一些星系漂浮物，而且很难区分出一种气体和另一种气体。他希望未来的观测能够揭示这些细丝的范围，或许还能探测到它们流入它们所连接的星系。

进一步的探索可以将网络变成一种工具，用于从最大和最小的尺度上审视宇宙。除了在星系形成过程中发挥的持续作用外，网络还是大爆炸的遗迹，每根细丝都是宇宙诞生之初一些微观波纹被拉伸到宇宙尺度的最终结果。例如，更彻底的网络测量可以告诉我们，当宇宙非常小、非常热、非常年轻时，引力是如何推动物质的。

但在此之前，这张来自过去时代的巨大细丝的新地图可以帮助我们更好地了解我们周围的环境。我们坐在这里，在一颗绕恒星运转的行星上，绕着一个由宇宙气体河流滋养的星系旋转，这条气体河流通向其他地方。