巨型“空洞”聯手夾擊，我們被夾在宇宙的“三明治”里

銀河系和仙女座星系所在的暗物質結構被兩個巨大空洞壓成了一張薄片。

最新研究結果表明，我們的“本星系群”位于一張由暗物質構成的“薄片”中。“薄片”的兩側均為宇宙空洞。其周圍的暗物質和空洞結構形態整體上如同一個巨大的“三明治” 。空洞的存在導致遙遠的星系能夠擺脫“本星系群”的引力束縛。

Ewoud Wempe / University of Groningen

一個由荷蘭格羅寧根大學（University of Groningen）科學家Ewoud Wempe為首的科研團隊1月26日在《自然：天文學》雜志上刊文指出，我們的銀河系和鄰近的仙女座星系，以及鄰近的“本星系群（Local Group）”中的所有星系，被一張長度大約為3200萬光年的暗物質“薄片”包裹在內。其周圍的暗物質和空洞結構形態整體上如同一個巨大的“三明治”，而“本星系群”正好位于這個“三明治”的中心。

這一結論可以解釋為何遠方的星系在退行，而“本星系群”內的星系在相互靠近；以及為何“本星系群”兩側會存在兩個巨大的低密度空間，亦即所謂的“本地空洞”。

我們宇宙所有質量中有85%是暗物質，只有15%是普通物質。暗物質不反射光，但它能夠通過引力，與自身以及普通物質和能量發生相互作用。因此如果暗物質結團成塊，形成密度差，就能影響宇宙的幾何形態。

20世紀初，埃德溫·哈勃發現幾乎所有星系都遠離我們，這種向外流動的現象是宇宙始于“大爆炸”且在持續膨脹的關鍵線索。天文學家稱這種現象為“哈勃流（Hubble flow）”。但“本星系群”內的銀河系、仙女座星系，以及其他幾十個較小星系卻似乎對此全然無視，反倒正在相互靠攏——銀河系和仙女座星系還一度被認為處于最終將發生碰撞和融合的軌道上。

格羅寧根大學的科學家利用計算機，對鄰近宇宙空間的引力環境進行了模擬。模擬基于人類所能探測到的最古老的光——“宇宙微波背景輻射”中的微小統計學差異進行。模擬所選定的區域，最終轉化成了與我們所在本地宇宙空間尺度速度都一致的星系結構，且其相對于遠方星系的運動特點也和“本星系群”一致。

在整合了數百次模擬結果后，科學家發現了一個與實際觀測數據最為匹配的最終結果。結果顯示，“哈勃流”在一個長約1000萬秒差距（3200萬光年），質量高度集中的薄層內，處于靜止狀態。也就是說，“本星系群”內的所有星系，都被一張“薄片”狀的暗物質結構包裹在內。

這張暗物質“薄片”的長度超過3200萬光年，遠遠超出了“本星系群”的范圍。模擬結果還顯示，在這張“薄片”的兩側，存在大范圍的低密度空間。事實上宇宙中也確實存在這樣的低密度空間，它們就是所謂的“本地空洞（Local Voids）”。不僅如此，模擬還在事先不知道存在“本超星系團”的情況下，不但預言了“本超星系團”的存在，還預言其中的星系分布必然會呈現出扁平化的趨勢。

左圖為本星系群俯視圖。最亮的兩個光點代表銀河系和仙女座星系，亮藍色光點代表本星系中的31個星系。粉紫色區域代表了暗物質的分布。箭頭及其長短代表暗物質相對于均勻宇宙膨脹的運動和速度快慢。右圖為側視圖，可以看到該暗物質結構的形態如同一張“薄片”，而其周圍的暗物質和空洞結構形態整體上如同一個巨大的“三明治” 。

Max Planck Institute

參考

The mass distribution in and around the Local Group

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