想象一个直径数亿光年的空旷区域 ，里面几乎找不到一个星系。这样的宇宙空洞并非科幻想象，而是真实存在于我们周围的宏大结构 。明年十月 ，美国宇航局计划发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜将把主要目光投向这些看似"空无一物"的地带——因为科学家越来越确信 ，正是这些空旷之处，可能握着解开暗能量谜团的钥匙 。
发表在《天体物理学杂志》上的最新研究显示 ，罗曼望远镜预计能探测并测量数万个宇宙空洞 ，其中最小的直径也达到两千万光年。这个数量级远超以往任何观测计划 。更重要的是，研究团队将重点分析这些空洞的形状——如果它们的平均形状并非球形 ，那么关于暗能量的主流理论可能需要彻底改写 。
当"空"成为一种宇宙建筑材料
宇宙空洞的存在本身就是对经典宇宙学的挑战。哥白尼原理告诉我们 ，地球在宇宙中并不占据特殊位置 。这个观念被延伸为宇宙学原理：在足够大的尺度上，宇宙应该看起来基本均匀，物质随机且均匀地分布在各处 。但观测结果偏偏与此相悖。
天文学家发现 ，星系并非随机散布在太空中 ，而是聚集在巨大"气泡"的表面，就像肥皂泡上附着的水珠 。这些气泡的中心就是宇宙空洞——广袤的 、几乎不含任何星系的区域 。有些空洞的直径达到数亿光年 ，其内部的星系密度远低于宇宙平均水平。而这些气泡状结构彼此连接 ，构成了横跨数十亿光年的宇宙网络。
纽约大学和弗拉蒂隆研究所的乔瓦尼·韦尔扎是这项新研究的主要作者 。他指出，罗曼望远镜能够观测广阔的天空区域并深入到极远的深度,发现大量暗淡而遥远的星系,这将彻底改变对宇宙空洞的研究 。这台望远镜的视野至少是哈勃太空望远镜的一百倍,能够测量来自十亿个星系的光线。
法国国家科学研究中心的艾丽斯·皮萨尼解释了空洞研究的关键价值："由于宇宙空洞中物质相对稀少 ，这里是暗能量主导的空间区域 。通过研究空洞 ，我们应该能够对暗能量的本质施加强有力的限制 。"这句话道出了问题的核心——在物质稀薄的地方，神秘的暗能量影响更加显著 ，更容易被观测和分析。
插图：Tag Hartman-Simkins / 未来主义 。来源：Getty Images
暗能量的存在正受到质疑
有趣的是 ，就在罗曼望远镜准备深入研究暗能量之际 ，一些科学家却开始怀疑暗能量是否真的存在 。新西兰坎特伯雷大学的研究人员最近发表论文称，通过对超新星光变曲线的增强分析，他们发现宇宙正以更加不均匀的方式膨胀——而暗能量实际上可能并不存在。
这项发表在《皇家天文学会月刊》上的研究提出了"时间景观"模型 。根据这个模型 ，在引力较强的星系区域 ，时间流逝得更慢；而在宇宙空洞这样的广阔空旷区域，时间流逝得更快 。这种时间流逝的差异可能造成宇宙加速膨胀的假象 ，而我们误以为这需要暗能量来解释。
如果这个理论成立 ，那么罗曼望远镜对宇宙空洞的详细观测就更具价值——它不仅能验证暗能量假说，也可能推翻这个主导宇宙学数十年的概念 。罗马第三大学的朱莉娅·德尼强调 ，宇宙空洞的定义就在于其包含的星系数量极少 ，因此探测空洞必须能够观测到非常稀疏且暗淡的星系 。借助罗曼望远镜的强大性能，科学家可以更好地观察构成宇宙空洞的星系 ，最终更深入地了解塑造这些空洞的宇宙学参数。
按照主流理论 ，暗能量占据宇宙中近百分之七十的物质能量总量，而构成恒星 、行星和我们自身的普通物质只占不到百分之五。如果暗能量存在 ，它就是推动宇宙加速膨胀的神秘力量 ，不断对抗所有物质的引力，防止宇宙坍缩 。但如果暗能量只是我们对时间和空间理解偏差造成的错觉，那么整个现代宇宙学的基础都需要重新审视 。
罗曼望远镜发射后将开展的罗马高纬度广域巡天项目 ，专门观测银河系平面以外的夜空。这台红外望远镜不仅要统计空洞的数量和大小 ，更要精确测量它们的形状 。暗能量和其他宇宙力会影响空洞如何演化、如何扩张 、呈现何种几何形态 。如果大量空洞显示出系统性的形状偏差——比如普遍呈椭球形而非球形——那就意味着某种我们尚未充分理解的力量在发挥作用。
从争议走向答案
关于宇宙空洞究竟是违背还是符合宇宙学原理，学术界一直存在激烈争论 。有观点认为 ，在足够大的尺度上观察 ，空洞和星系团的分布依然构成了宇宙均匀性的一部分 。另一些科学家则认为，某些超大型结构的存在根本无法用现有理论解释。甚至有研究提出 ，地球可能就位于一个巨大宇宙空洞的中心区域——这可能解释为什么我们观测到的宇宙膨胀速率与理论预测存在偏差 。
无论真相如何 ，罗曼望远镜即将提供的海量数据都将推动我们接近答案 。在一个可能面临政治不确定性的时期——特朗普政府对美国宇航局运作构成的潜在威胁——让这台四十亿美元的望远镜凝视宇宙中的"虚空"，似乎是个充满哲学意味的选择。但正如尼采所说 ，当你凝视深渊时 ，深渊也在凝视你 。或许这一次，从深渊回望我们的 ，正是宇宙最深层的秘密 。
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希望本篇文章《美国宇航局表示，它将凝视宇宙空洞一段时间，藏有宇宙终极秘密？》能对你有所帮助！
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