科学家绘制了4700万个星系地图，发现宇宙可能并非完全统一的证据
对于BGS子样本N=36,290个星系的ADPD。图片来源：自然（2026）。DOI：10.1038/s41586-026-10702-5
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：跨越4700万个星系、跨越110亿光年的星系观测显示，宇宙可能保留大尺度的方向结构，而非在各个方向上都显得均匀。如果得到证实，这一发现将挑战现代宇宙学最根本的假设之一，并可能迫使科学家重新思考宇宙的建模方式。
几十年来，宇宙学家一直依赖一个简单但强大的假设：从最大尺度观察，无论你观察哪个方向，宇宙都应该基本一样。现在，对有史以来最大宇宙地图之一的分析表明，这一假设可能并不成立。
利用暗能量光谱仪（DESI）的观测，天文学家弗朗切斯科·西洛斯·拉比尼和马尔科·加洛波报告显示，星系分布在极远宇宙距离中依然不均匀。他们的发现发表在《自然》杂志上，挑战了宇宙大尺度结构的标准认知，并提出了关于宇宙学基础原则之一的重要问题。
宇宙学的核心假设之一面临新的考验
在相对较小的宇宙尺度上，天文学家早已知道宇宙绝非均匀。星系聚集成由丝状体连接的星团，而巨大的空洞则在它们之间延伸。往不同方向看，自然会发现不同的结构。
然而，现代宇宙学认为，当观察到足够远的距离时，这种斑驳性最终会消失。
这一观点被称为宇宙学原理，认为物质在最大尺度上会变得统计上均匀分布，使宇宙在各个方向看起来都一样。该原理根植于哥白尼原理，即没有观察者占据宇宙中的特殊位置。如果这是真的，那么无论观察者身处何处，宇宙在统计上都应该是相似的。
一个常用的比喻是编织布。近距离观察，单个纤维和空白区域显而易见。但从更远处看，面料看起来光滑均匀。
宇宙必须有多大才能出现这种统一性，一直是激烈争论的领域。
DESI绘制了有史以来最大的宇宙地图之一
今年早些时候，DESI完成了一项前所未有的巡天，绘制了分布在110亿光年范围内的4700万个星系。庞大的数据集使研究人员能够在远超许多以往研究的尺度上研究宇宙结构。
研究人员不再仅仅寻找空间中的首选方向，而是采用了另一种统计方法，旨在捕捉更普遍的方向模式。
他们的方法称为成对距离角分布（ADPD），测量星系分布如何随距离和方向同时变化。该技术无参数，允许基于大尺度各向同性预期直接将观测星系分布与模型进行比较。
各种意想不到的模式在千兆秒差距尺度中持续存在
分析显示，星系在极其遥远的距离内依然保持方向性结构。
研究人员表示，DESI观测显示其持续的各向异性结构延伸至大约吉兆秒差距尺度。换句话说，星系会以不同方向不同的方式继续聚集，即使跨越的距离远远超过许多以往研究的范围。
早期研究曾提出可能存在数十至数百兆秒差距尺度的各向异性，尽管其统计显著性仍不确定。新结果极大地扩大了这一可能性。
研究人员指出，新观测到的各向异性结构尺度大约是早期兆秒差距研究中所强调的1000倍。
正如作者所写：“这些结果直接证明方向相干性在标准框架预测的更大尺度上依然存在，挑战了大尺度各向同性的假设。”
结果意味着什么——以及不意味着什么
尽管发现了这些惊人的结果，研究人员强调他们的研究并未确定观察到的各向异性导致的物理原因。
结果也不能证明宇宙永远不会变成各向同性。统一性可能仅在比当前分析中更大尺度出现。
由于这些不确定性，研究并未完全推翻宇宙学原理。相反，它提供了证据，表明通常假设的向大尺度各向同性转变可能发生在预期中不同——或者可能不在当前观察到的尺度内。
宇宙学模型需要修正吗？
如果未来的观测确认这些大尺度各向异性，其影响可能延伸至整个理论宇宙学领域。
研究人员认为，他们的发现与宇宙学原理的标准表述形成对比，后者假设宇宙中每个点都具有统计均匀性和各向同性。同时，他们指出这些结果仍与哥白尼原理兼容，因为缺乏优选观测点并不一定要求完全各向同性。
作者建议，确认这些观察结果可以促使探索更一般的爱因斯坦场方程解，明确允许大尺度非齐次性。
他们还指出，有可能探讨加速结构形成的替代解释，包括涉及自相互作用暗物质或宇宙不均匀性产生的反反应效应模型。
为什么这很重要
宇宙学原理是现代宇宙学的基础之一，塑造了科学家如何解释宇宙的演化和大尺度结构。星系在千兆秒差距尺度上保持方向排列的证据挑战了这一长期假设，同时不反驳没有观察者在宇宙中占据特权地位的观点。
这些发现是否经得起未来审查，尚待观察。但DESI提供了有史以来最详细的可见宇宙地图之一，这项研究为宇宙学最深层的假设之一提供了有力的新考验——并暗示宇宙的结构可能比标准模型预测的更为复杂。
