返回 【科学60秒】 超级空间

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Space Supervoid Sucks Energy from Light

太空超级空洞吸收光的能量

太空“超巨洞”大量吸收光的能量

The universe is a dark, cold place. But it has a strange region that's even colder than usual. Seen from Earth, it's an area where the ambient cosmic microwave background light - the leftover thermal energy of the big bang - is much chillier than expected. Now astronomers say they've found in the same part of space a so-called supervoid - a large area mostly empty of galaxies. And they think the overlap is no coincidence.

宇宙是一个又黑又冷的地方。但在宇宙中存在一块奇怪的区域,那里比其他地方更冷。从地球上看,该区域周围的宇宙微波背景光子,也就是大爆炸留下的热能,比预计的要冷得多。如今,天文学家表示他们在同一区域发现了一个超级空洞,一大片基本上没有星系的地方。并且,他们认为这种重叠并不是巧合。

宇宙是个又黑又冷的地方。但在宇宙中存在这样一个奇特区域——它比其他地方更冷。从地球上看,这一区域中“宇宙微波背景光子”周边比人类预期的还要冷。这里的宇宙微波背景光子是大爆炸时期残留的热能。目前天文学家宣称,他们已在宇宙中的同一空间发现了所谓的“超巨洞”——一大片几乎没有星系存在的区域。他们认为这种重叠绝非巧合。

The supervoid extends 1.8 billion light-years across, making it perhaps the largest structure known in the cosmos, according to a report in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

这个超级空洞跨越18亿光年,根据《皇家天文学会月报》的一份报告,它可能是宇宙中已知的最大结构。

《皇家天文学会月报》的一份报告显示,这个“超巨洞”延伸了18亿光年,或许是目前宇宙中已知的最大结构体。

The supervoid's relative lack of stuff could have drained energy from light that passed through it, explaining why the microwave background is colder there. Here's how it works:

由于这个空洞相对缺乏东西,所以它可能消耗了穿过它的光的能量,这也解释了为什么那里的微波背景更冷。它的原理是这样的:

该“超巨洞”相对缺乏的物质可能会导致它“吸干”穿过它的光能,这就能解释为何那个区域的微波背景光子比其他地方更冷了。以下是它的运行原理:

General relativity tells us that gravity bends spacetime, causing light to travel a curved path near massive objects, as if falling into a bowl. The supervoid, then, with its lack of mass, is akin to a hill. When light travels up that hill, it loses energy.

广义相对论告诉我们重力会弯曲时空,导致光在大质量物体周围沿着弯曲的路线行走,就像掉进一个碗里一样。由于超级空洞缺乏质量,所以它就像一座山。当光向上爬这座山时,它会失去能量。

广义相对论告诉我们,重力能够弯曲时空,导致光在大质量物体附近沿着弯曲的路径穿行,就好像它落到了一个大碗里。由于“超巨洞”缺乏质量,导致它变得类似一座小山。当光攀岩这座“小山”时,它就会失去能量。

Normally it would regain the energy upon exiting the void - that is, when it comes down the other side of the hill. But because the expansion of space is accelerating, the hill the light tumbles down is less steep than it was when the light climbed up. And the flatter ride down means less energy recovered than was expended going up. Which translates to a low-energy region - a big chill in the remnant of the Big Bang.

通常,光会在离开空洞时重新获得能量,也就是光从山的另一边往下走的时候。但由于空间的膨胀是加速的,所以光在下山时走的坡没有上山时爬的坡那么陡。下山的路比较平坦意味着恢复的能量会比上山时消耗的能量少。这会转化成一个低能量的区域,成为大爆炸遗迹中的一块寒冷区域。

通常光会在射出该“超巨洞”时重得其能量,但那是在它能到达“山”的另一面的情况下。而由于空间扩展是加速的,因此光下“山”所经之路的陡峭程度要大幅低于上“山”之路。因而由于下“山”之路较平坦,所以它恢复的能量要比上升时少。也正因如此,这里就转化为一个低能量的区域——成为大爆炸遗迹中的一个“冷区”。

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