銀河系與仙女座星系所處的宇宙環(huán)境遠(yuǎn)比想象中復(fù)雜。最新研究顯示，這兩個星系所在的“本星系群”被包裹在一張跨度達(dá)3200萬光年的暗物質(zhì)“薄片”中，其兩側(cè)各存在一個巨大的宇宙空洞，整體結(jié)構(gòu)猶如夾心三明治。這一發(fā)現(xiàn)為解釋星系運動規(guī)律提供了全新視角。

科學(xué)家通過計算機(jī)模擬發(fā)現(xiàn)，暗物質(zhì)并非均勻分布，而是形成了密度差異顯著的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本星系群恰好位于一個高密度暗物質(zhì)薄層的中心，這片薄層長度超過3200萬光年，質(zhì)量高度集中。薄層兩側(cè)延伸著兩個直徑達(dá)數(shù)千萬光年的低密度空洞，即“本地空洞”。這種特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致本星系群內(nèi)的星系運動與遙遠(yuǎn)星系呈現(xiàn)截然不同的模式。

研究團(tuán)隊基于宇宙微波背景輻射的微小溫度波動數(shù)據(jù)，構(gòu)建了鄰近宇宙的引力場模型。經(jīng)過數(shù)百次模擬運算，最終得出與實際觀測高度吻合的結(jié)果：在跨度約1000萬秒差距（3200萬光年）的區(qū)域內(nèi)，哈勃流（宇宙整體膨脹導(dǎo)致的星系退行現(xiàn)象）處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。這意味著本星系群內(nèi)的星系運動主要受局部引力環(huán)境主導(dǎo)，而非宇宙整體膨脹。

該發(fā)現(xiàn)成功解釋了長期困擾天文學(xué)界的矛盾現(xiàn)象——為何本星系群內(nèi)的星系呈現(xiàn)相互靠近趨勢，而遙遠(yuǎn)星系卻在加速退行。銀河系與仙女座星系目前正以每秒110公里的速度相向運動，預(yù)計將在40億年后發(fā)生碰撞融合。這種局部引力主導(dǎo)的運動模式，正是由于暗物質(zhì)薄層對宇宙膨脹效應(yīng)的屏蔽作用。

模擬結(jié)果還意外驗證了本超星系團(tuán)的存在。這個包含數(shù)千個星系的巨大結(jié)構(gòu)，其星系分布呈現(xiàn)出顯著的扁平化特征，與暗物質(zhì)薄層的形態(tài)高度吻合。研究顯示，暗物質(zhì)密度差異不僅影響星系運動，更塑造了宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)。普通物質(zhì)僅占宇宙總質(zhì)量的15%，卻能在暗物質(zhì)引力的牽引下，形成星系、星系團(tuán)等可見結(jié)構(gòu)。

左側(cè)圖像展示了本星系群的俯視圖，銀河系與仙女座星系以明亮光點標(biāo)示，31個成員星系呈現(xiàn)為亮藍(lán)色光點，粉紫色區(qū)域代表暗物質(zhì)分布。右側(cè)側(cè)視圖清晰呈現(xiàn)暗物質(zhì)薄片結(jié)構(gòu)，箭頭指示暗物質(zhì)相對于宇宙膨脹的運動方向與速度。這種可視化模型為理解宇宙局部結(jié)構(gòu)提供了直觀參考。

這項研究證實，宇宙中存在大量尚未被直接觀測到的暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)。它們通過引力作用深刻影響著可見物質(zhì)的運動與分布，是連接星系尺度與宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵紐帶。隨著觀測技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家有望揭示更多暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)的奧秘，進(jìn)一步完善宇宙演化模型。