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1.发现“超巨源”
我们的银河系属于巨大的处女座超星系团（也称为本超星系团），而在处女座超星系团之上还有一个更大的庞然大物——横跨5.2亿光年，包含十万个星系。拉尼亚凯亚超星系团。如果除去宇宙的膨胀，银河系实际上一直在朝着拉尼亚凯亚引力中心“巨吸引子”的方向移动。
然而不久前，天文学家发现，在我们被巨吸引子吸引的同时，许多周围的星系和星系团，包括本地超星系团，似乎被一个更大的“超巨吸引子”所吸引，而它的位置就是一个巨引力场。以沙普利超星系团为中心的盆地。
这里的“吸引力盆地（BoA）”可以理解为宇宙尺度上星系集中的区域。由于内部含有大量的物质，并且具有相当大的质量，因此这个区域相对于外界来说是一个巨大的引力盆地。例如，一些超星系团可以被视为引力盆地。对于那些距离较近的星系团，它们也可以聚集成更大的引力盆地。盆地的最低点是该地区的重力中心。
重心并不意味着该点一定存在质量巨大的天体。它只是从全球角度来看的整体重心。例如，巨吸引子的引力源被认为是多个星系团共同作用的结果。作为拉尼亚凯亚的引力中心，巨吸引子是引力盆地的最低点，周围数以千计的星系像水一样向它移动。但需要注意的是，这里的“走向它”是在排除宇宙膨胀之后的。因为空间的膨胀会导致遥远的星系相互远离，事实上，虽然大多数星系都有向巨吸引子移动的趋势，但实际上它们只会离巨吸引子越来越远。
这就是为什么超星系团已经被认为是宇宙中最大的结构。不管它们有多大（比如银河长城），都不能算是真正意义上的结构。毕竟它们内部各部分之间并没有引力相互作用，或者说引力效应已经被空间的膨胀所掩盖，整体已经处于解体的状态。将它们归为一个整体并给它们命名更多的是基于它们的共同起源或过去的联系。比如今天的宇宙，它的各个部分在138亿年前就已经相连，甚至起源于最初的奇点。
总之，在讨论宇宙大尺度结构时，我们通常会排除空间膨胀的因素，只考虑引力的影响。因此，在排除宇宙的膨胀之后，银河系乃至整个室女座超星系团都在朝着巨大的吸引力源方向发展。
然而，2024年9月，在《自然天文学》发表的一篇文章中，夏威夷大学的天文学家根据宇宙学的标准模型和最新的观测数据分析了38000个星系团的运动。然后他们惊讶地发现，当我们拉尼亚凯亚人朝着那个巨大的引力源移动时，我们似乎被另一个更大的引力源吸引了。引力源位于沙普利超星系团方向，是沙普利吸引力盆地（Shapley BoA）的核心区域。这个沙普利盆地相当大。从结构上来说，整个拉尼亚凯亚可能只是沙普利盆地的一部分。
此前，银河系位于拉尼亚凯亚引力盆地的边缘，但在新的数据中，银河系可能更可能直接隶属于沙普利盆地。但由于引力盆地只是根据引力势能大小划分的模糊区域，而目前的观测数据还有限，因此各个引力盆地的边界还不是很清晰。
沙普利盆地虽然巨大，但在已发现的重力盆地中仅排名第二。现在的boss位置属于斯隆长城BoA，斯隆长城所在的地方——面积是前者的两倍的巨大。
随着观测设备的不断升级，未来可能会发现更大的引力盆地。这些引力盆地为我们提供了看待大尺度结构的新视角，这将有助于我们了解当前宇宙是如何一步步演化的。
2. JWST观测结果再次与理论相冲突
说起宇宙的演化，JWST自投入使用以来，不断在这方面给我们带来“惊喜”。无论是星系“早熟”的问题，还是进一步证实“哈勃冲突”存在，JWST的许多观测结果与当今宇宙学的标准模型之间确实存在一定的冲突。这不，不久前，科学家发现JWST观测结果表明，宇宙的再电离周期比理论预期至少早了3.5亿年。
所谓“再电离期”，是宇宙早年经历的一个特殊时期。早在大爆炸开始时（约38万年前），当宇宙中第一批光子摆脱了电子的束缚（解耦期）时，囚禁光子的自由电子就开始被光子所吸引。包围质子并完成配对。形成中性氢原子。从理论上讲，宇宙中的大部分物质，尤其是大量的星际和星系间介质，应该是由这种电中性粒子组成的，比如那些中性的氢云。然而，后来的观测数据表明，当今宇宙中的大部分物质都不是电中性的，而是类似于等离子体，处于电离状态。这意味着宇宙中的这些氢原子原本是完好的，但随后来自未知来源的高能辐射直接将这些原子的核外电子撞飞了。这个过程被称为宇宙的“再电离”。
根据宇宙学标准模型，这一时期也恰好是宇宙中第一批恒星和星系诞生的时期。宇宙中的第一颗恒星被称为“第三族恒星”。它们的质量往往非常巨大，通常达到太阳质量的数十倍甚至数百倍。尽管这些恒星的寿命很短，但它们以极紫外光的形式发射大量能量。当这些高能辐射撞击附近的氢原子时，氢原子的核外电子很容易被击落。几亿年后，当宇宙中的氢几乎全部被电离时，宇宙的再电离时代就会结束（这里仅指氢的再电离）。
不过，这种说法主要集中在恒星附近的物质，因此只能解释星系内部的“星际介质（ISM）”是如何电离的，而无法解释星系之间的“星际介质（IGM）”。 ）”如何被电离。因此，宇宙中除了第一颗恒星之外，应该还存在其他能量来源。
例如，以前人们认为类星体作为活跃的星系核，会产生极高能量的辐射。它们有可能是宇宙再电离的主要贡献者吗？然而问题在于，当时宇宙中类星体的密度确实太稀疏了，所以类星体很难承担起这个重任。这样，再电离的原因就成为困扰天文学界的一大谜团。
转折点出现在今年年初（2024年2月），天文学家在《自然》杂志发表的一篇文章中发现，宇宙再电离的主要原因应该是之前被忽视的矮星系。
由于矮星系体积小且发光能力有限，因此通常显得非常暗淡。现在，利用 JWST，研究人员发现这些“小家伙”的数量比之前想象的要多得多。这样一来，虽然单个矮星系的辐射能量有限，但无法支撑其他大量的星系，整体辐射量仍然相当可观。主要目的是“量大、管满”。因此，矮星系目前被认为是宇宙中再电离的主要原因。
无论如何，这些解释与标准模型的观察和预测都是一致的。它们都表明宇宙的再电离过程一直持续到大爆炸后约十亿年。那么开头提到的“JWST观测结果与理论相冲突”是怎么回事呢？
就在9月（2024年），在《英国皇家天文学会月报：快报》发表的一篇文章中，研究团队根据JWST观测结果计算了包括暗矮星系在内的古代星系的辐射泄漏情况。人们发现这些星系泄漏的高能光子比哈勃和斯皮策之前观测到的要多得多。如果按照现在的数量计算，足以提前350到4.5亿年完成宇宙的电离。也就是说，矮星系的辐射量不仅充足，而且还过多。嘿嘿，不仅量大，还能提前让你吃饱。
那么这次的结果准确吗？刚才提到，无论是理论预测，还是类星体光谱的实际观测，甚至宇宙微波背景的一些特征，这些数据都可以互相印证。所以，这次JWST数据得到的结果肯定是有问题的。
研究人员目前提出一种可能性，即电离的质子和自由电子可能由于某种原因重新配对并再次形成中性氢原子。这个过程称为“重组”。甚至有一些原子的复合过程可能发生了不止一次，可能正是这种复合延迟了整个再电离过程。
但这一观点仍需进一步验证，尤其是复合率的定量计算。如果它确实是再电离理论中缺失的一环，那么它对于我们理解宇宙的演化可能至关重要。
[1] Valade, A.、Libeskind, NI、Pomarède, D. 等人。识别当地宇宙中的吸引力盆地。纳特·阿斯特朗 (2024)。
[2] 朱利安·B·穆尼奥斯，乔丹·米罗查。等人。 JWST 之后的再电离：光子预算危机？皇家天文学会月度通知：信件。 535(1)：L37-L43 (2024)。
[3] S. Mascia，L. Pentericci。等人。接近宇宙再电离的来源：GLASS-JWST 计划的第一个结果。天文学与天体物理学（A&A）。 672，A155（2023）。
[4] Atek, H.、Labbé, I.、Furtak, LJ 等人。使宇宙重新电离的大部分光子来自矮星系。自然 626, 975–978 (2024)。
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