巨型“空洞”联手夹击，我们被夹在宇宙的“三明治”里

银河系和仙女座星系所在的暗物质结构被两个巨大空洞压成了一张薄片。

最新研究结果表明，我们的“本星系群”位于一张由暗物质构成的“薄片”中。“薄片”的两侧均为宇宙空洞。其周围的暗物质和空洞结构形态整体上如同一个巨大的“三明治” 。空洞的存在导致遥远的星系能够摆脱“本星系群”的引力束缚。

Ewoud Wempe / University of Groningen

一个由荷兰格罗宁根大学（University of Groningen）科学家Ewoud Wempe为首的科研团队1月26日在《自然：天文学》杂志上刊文指出，我们的银河系和邻近的仙女座星系，以及邻近的“本星系群（Local Group）”中的所有星系，被一张长度大约为3200万光年的暗物质“薄片”包裹在内。其周围的暗物质和空洞结构形态整体上如同一个巨大的“三明治”，而“本星系群”正好位于这个“三明治”的中心。

这一结论可以解释为何远方的星系在退行，而“本星系群”内的星系在相互靠近；以及为何“本星系群”两侧会存在两个巨大的低密度空间，亦即所谓的“本地空洞”。

我们宇宙所有质量中有85%是暗物质，只有15%是普通物质。暗物质不反射光，但它能够通过引力，与自身以及普通物质和能量发生相互作用。因此如果暗物质结团成块，形成密度差，就能影响宇宙的几何形态。

20世纪初，埃德温·哈勃发现几乎所有星系都远离我们，这种向外流动的现象是宇宙始于“大爆炸”且在持续膨胀的关键线索。天文学家称这种现象为“哈勃流（Hubble flow）”。但“本星系群”内的银河系、仙女座星系，以及其他几十个较小星系却似乎对此全然无视，反倒正在相互靠拢——银河系和仙女座星系还一度被认为处于最终将发生碰撞和融合的轨道上。

格罗宁根大学的科学家利用计算机，对邻近宇宙空间的引力环境进行了模拟。模拟基于人类所能探测到的最古老的光——“宇宙微波背景辐射”中的微小统计学差异进行。模拟所选定的区域，最终转化成了与我们所在本地宇宙空间尺度速度都一致的星系结构，且其相对于远方星系的运动特点也和“本星系群”一致。

在整合了数百次模拟结果后，科学家发现了一个与实际观测数据最为匹配的最终结果。结果显示，“哈勃流”在一个长约1000万秒差距（3200万光年），质量高度集中的薄层内，处于静止状态。也就是说，“本星系群”内的所有星系，都被一张“薄片”状的暗物质结构包裹在内。

这张暗物质“薄片”的长度超过3200万光年，远远超出了“本星系群”的范围。模拟结果还显示，在这张“薄片”的两侧，存在大范围的低密度空间。事实上宇宙中也确实存在这样的低密度空间，它们就是所谓的“本地空洞（Local Voids）”。不仅如此，模拟还在事先不知道存在“本超星系团”的情况下，不但预言了“本超星系团”的存在，还预言其中的星系分布必然会呈现出扁平化的趋势。

左图为本星系群俯视图。最亮的两个光点代表银河系和仙女座星系，亮蓝色光点代表本星系中的31个星系。粉紫色区域代表了暗物质的分布。箭头及其长短代表暗物质相对于均匀宇宙膨胀的运动和速度快慢。右图为侧视图，可以看到该暗物质结构的形态如同一张“薄片”，而其周围的暗物质和空洞结构形态整体上如同一个巨大的“三明治” 。

Max Planck Institute

参考

The mass distribution in and around the Local Group

https://www.nature.com/articles/s41550-025-02770-w