现代宇宙学的一个基本支柱可能开始动摇。《自然》杂志上发表的一项研究发现，宇宙在最大的可观测尺度上可能并不是在每个方向上都以相同的方式运行。意大利恩里科·费米研究中心的物理学研究主任、该研究的首席作者弗朗西斯科·西洛斯·拉比尼说：“我们发现的是一张由巨大星系丝状物和墙壁构成的网络，这些结构在亿光年范围内保持对齐和相互连接。” 宇宙应该是什么样的？为了说明这一发现，西洛斯使用了一个远比任何数学方程更简单的类比。想象一张宇宙的地图，每个星系都用一个点表示。如果宇宙在最大的尺度上确实变得均匀，他解释道，那么应该有一个点，使得地图在每个方向上看起来基本相同。就像从远处观看的照片，其细节会逐渐模糊，直到只剩下几乎均匀的背景。但这并不是西洛斯和他的同事马尔科·加洛波所发现的。“宇宙在足够大的尺度上变得统计均匀的想法是允许我们用相对简单的数学模型来描述它的原因，”西洛斯说。然而，他们的观察结果表明，真实的宇宙可能仍然比这个画面假定的更具结构性和方向性。换句话说，这些广阔的宇宙网络的组织并不会随着对越来越大区域的检查而消失。宇宙最大的结构在根据标准宇宙学模型，应该无法再检测到模式的尺度上，仍保留可识别的模式。 没有宇宙箭头，只有持久的模式 然而，研究人员强调，这一发现需要一个重要的限定。这并不意味着宇宙有一个单一的优选轴或方向。“我们并不是在声称整个宇宙有一个优选方向，就好像有一支宇宙箭头穿过空间，”西洛斯说。“我们发现的比这更微妙。” 这幅三维的宇宙地图是由暗能量光谱仪基于数百万个星系的位置构建的。特写图显示了连接宇宙大尺度结构的星系丝状物和空洞的宇宙网络。 相反，团队在星系的分布中检测到了在非常大距离上持续存在的一致模式。当观察到的宇宙体积增大时，星系最终应该变得与均匀背景 indistinguishable，类似于之前类比中的模糊照片。“相反，随着我们扩大视野，新的连贯结构继续出现，”西洛斯说。“宇宙网络在逐渐增大的尺度上保持有序，而不是趋向均匀性。” 这一结论是超过20年研究的巅峰。自2000年代初以来，西洛斯寻求回答一个很少直接测试的问题：我们如何知道宇宙在足够大的尺度上变得均匀和各向同性？（各向同性介质在每个方向上具有相同的物理属性。）随着星系目录的扩展，天文学家们也开始发现远大于以前认为可能存在的结构。本研究代表了这一研究线的最新一步，引入了一种新的统计方法来测量宇宙的大尺度结构。为了测试他们的假设，研究人员分析了近4700万个星系的位置，这些星系由暗能量光谱仪观察，涵盖了大约110亿年的宇宙历史。他们没有简单地寻找一个优选方向，而是开发了一种新的统计技术，能够确定数百万对星系的方向是否即使在接近一个千亿秒差距——大约32.6亿光年的尺度上，仍保留连贯的模式。 如果未来的观测确认这些结果，宇宙学家可能需要重新考虑大尺度均匀性实际上是如何出现的，以及当前的暗物质、引力和结构形成模型是否完全描述了宇宙的演化。然而，在任何科学革命的主张提出之前，这些发现需要使用更大数据集进行独立复制，既包括作者的方法论，也包括替代方法。“最终，问题不在于我们的论文是否正确，”西洛斯说。“问题在于自然是否在向我们传达关于宇宙的新信息。”