宇宙网和星系聚类

在最大尺度上，星系描绘了一个由致密星系团、丝状结构和薄片组成的网络，环绕着巨大的近乎空旷的空洞。

Definition

宇宙网是物质的大尺度模式，包括节点处的星系团、连接它们的丝状结构和薄片，以及其间的空洞；星系聚类是对星系空间相关性的统计研究，编码了结构增长和宇宙学参数。

Scope

本主题涵盖了由丝状结构、薄片和空洞组成的宇宙网的形态，通过相关函数和功率谱对星系聚类进行的统计描述，通过红移巡天对结构进行的测绘，作为宇宙尺度标尺使用的重子声学振荡特征，以及星系与底层暗物质之间的关系。

Core questions

• 宇宙网的形态是什么，它是如何形成的？
• 星系聚类如何进行统计量化？
• 红移巡天如何绘制大尺度结构？
• 重子声学特征如何作为宇宙尺度标尺？

Key theories

统计聚类

皮布尔斯通过相关函数和功率谱形式化了星系聚类的描述，将观测到的星系分布与底层密度场的统计数据联系起来。

宇宙网的起源

邦德及其合作者表明，丝状网络是引力不稳定性作用于初始密度场自然产生的，丝状结构连接着成为星系团的峰值。

重子声学振荡

早期宇宙中声波在物质上印刻的优先分离，在星系聚类中表现为一个特征，为测量宇宙距离提供了标准尺。

Clinical relevance

宇宙网是宇宙初始条件和引力增长的印记；测量星系聚类可以限制物质含量、暗能量的性质以及引力在最大尺度上的有效性。

History

皮布尔斯的聚类统计学在20世纪70年代和80年代奠定了理论基础。1986年德拉帕朗、盖勒和赫克拉的切片揭示了气泡状的空洞和壁，宇宙网的丝状性质于1996年得到解释，2005年重子声学振荡的探测使聚类成为精确的宇宙学探测手段。

Key figures

• P. James E. Peebles
• Margaret Geller
• John Huchra
• Daniel Eisenstein

Seminal works

• peebles1980
• delapparent1986
• eisenstein2005

Frequently asked questions

宇宙网中的空洞是什么？

空洞是巨大、大致呈球形的区域，跨度达数千万光年，其中包含的星系非常稀少。它们构成了宇宙的大部分体积，而星系则集中在环绕它们的丝状结构和星系团中。

星系分布如何测量宇宙学？

星系聚类的方式反映了引力如何放大早期宇宙中微小的密度变化。聚类的统计测量，包括一个特殊的优先尺度，即重子声学特征，编码了物质和暗能量的数量以及膨胀历史。