被称为牧夫座空洞的广阔空间区域是可观测宇宙中几乎没有物质的最大区域之一。它的直径约为3.3亿光年。这种巨大的宇宙结构因其令人印象深刻的缺乏星系而引起了科学家的兴趣，挑战了对宇宙中物质分布的理解。在其内部观察到的星系密度远低于类似大小区域的预期。
这个宇宙空洞位于牧夫座附近，被描述为一个巨大的球体，天体很少。牧夫座虚空的中心距地球约 7 亿光年。这使其成为现代天文学中最引人注目和最深入研究的现象之一。他们的发现为构成宇宙的大规模结构的形成和演化开辟了重要的新视角。
宇宙结构的发现和绘图
牧夫座空洞的识别发生在 1981 年，由著名天文学家罗伯特·科什纳 (Robert Kirshner) 领导。他与研究人员 Augustus Oemler、Paul Schechter 和 Stephen Shectman 直接合作，组建了一个致力于宇宙研究的团队。该小组进行了一项细致的调查，测量了无数星系的红移。这项技术对于准确绘制物质在广阔天空中的分布方式至关重要。
该团队的全面工作明确证实了虚空的存在和独特特征。随后于 1987 年在著名的《天体物理学杂志》上发表。这篇原创论文至今仍是所有宇宙空洞研究的基础且被广泛引用的参考文献。详细的调查显示，星系的预期分布存在显着且令人惊讶的异常，表明存在这个巨大的人口稀少区域。
星系密度降低的巨大区域
尽管被称为“空”，但该区域并不构成绝对真空，也不是完全没有星系。自最初发现以来进行的深入天文调查已确定其内部大约有 60 个星系。然而，这个数字非常低，并且明显低于其尺寸的空间体积的预期。
对于牧夫座空洞大小的空间体积，充满了宇宙中平均密度的物质，预计它包含大约 2,000 个星系。因此，在相同大小的宇宙典型区域中，太空中所容纳的天体数量只占一小部分。这是一个人口极其稀少的地区，而不是完全空无一人，这使其成为宇宙学家独特的研究对象。存在于虚空中的少数星系表现出一种特殊的排列，沿着贯穿其中心的管状带集中，为它们的形成增添了另一层神秘感。
- 估计直径：250至3.3亿光年之间，取决于具体调查。
- 已识别的星系：该结构内大约有 60 个。
- 类似大小区域中的预期星系：根据通用平均密度，大约有 2,000 个。
- 中心位置：距地球约7亿光年。
- 参考星座：牧夫座，虚空所在的地方。
起源与形成：小虚空合并理论
牧夫座空洞到底是如何形成的，仍然是科学界研究和争论的一个活跃话题。其中星系的特殊分布，在管状带中显着排列，为这个复杂问题提供了重要线索。这种结构提出了一个关于其起源的有趣假设。
一些天文学家推测，这个巨大的宇宙空洞是由多个较小空洞逐渐合并而成的。这个过程类似于在肥皂泡中观察到的行为，肥皂泡往往会聚集在一起形成更大、更复杂的结构。经过亿万年的时间，虚空气泡的合并形成了我们今天观察到的广阔的、人口稀少的区域。该理论试图解释牧夫座空洞的非凡规模以及驻留在那里的少数天体的不寻常组织，为理解大规模宇宙结构提供了一个模型。
对银河系知识的假设影响
牧夫座空洞的巨大尺寸和惊人的孤立性激发了著名天文学家格雷格·阿尔德林提出的一项高度相关的思想实验。他设计了一个假设场景，其中银河系（太阳系所在的星系）将恰好位于这片广阔的无人居住区域的中心。这一猜想的含义是深远的，并对天文学知识的历史和人类对宇宙的感知提出了重大问题。
阿尔德林推测，在这种情况下，地球居民直到 20 世纪 60 年代才能够发现其他星系的存在。这一令人震惊的声明详细记录在美国宇航局对太空的描述中，并强调了宇宙隔离对天文学知识进步可能产生的巨大规模和深远影响。如果没有邻近的星系，将会显着延迟对多个星系和宇宙真实规模的感知。
宇宙边缘的测量和性质
对牧夫座空洞确切直径的估计存在一些差异，通常在 250 至 3.3 亿光年之间。这些测量差异直接取决于所进行的具体天文测量以及进行此类复杂计算所采用的各种宇宙学假设。重要的是要强调，考虑到研究对象的复杂性和空间的广阔性，所有这些值本质上都是近似的。
宇宙空洞边缘的性质并不以突然的过渡或定义的“墙”为特征。相反，物质的密度逐渐变薄，最终在虚空和宇宙最稠密的区域之间平稳过渡。对于寻求绘制宇宙大尺度结构的天文学家来说，这种连续的特征和缺乏尖锐边界使得确定其精确直径成为一个特别复杂和有趣的挑战。