中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)計(jì)算宇宙學(xué)團(tuán)組博士研究生謝利智領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)，利用標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)框架下的暗物質(zhì)模擬，結(jié)合星系形成模型，從理論上系統(tǒng)研究這個(gè)問題，解決了標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)領(lǐng)域的本地空洞危機(jī)。該發(fā)現(xiàn)即將發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》(MNRAS）4月刊上（Xie L., Gao, L. &Guo Q., MNRAS in press, arxiv:1401.6459)。

　　上世紀(jì)80年代，天文學(xué)家們通過(guò)近鄰宇宙的全天區(qū)巡天發(fā)現(xiàn)，本星系群附近存在一個(gè)星系數(shù)密度極低且體積極大的天區(qū)，這個(gè)特別的天區(qū)后來(lái)被命名為本地空洞。現(xiàn)代宇宙學(xué)的開創(chuàng)者、第一屆邵逸夫天文學(xué)獎(jiǎng)獲得者James Peebles于2010年在世界權(quán)威雜志《自然》撰文指出，本地空洞極低的星系數(shù)密度無(wú)法在標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)框架中解釋。要解釋此現(xiàn)象，可能要引入未知的“第五種力”。此后，本地空洞現(xiàn)象一直被業(yè)界認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)的一個(gè)挑戰(zhàn)。

　　謝利智等人使用最新的星表，重新估計(jì)了本地空洞的實(shí)際大小和包含的星系數(shù)目，并在數(shù)值模擬中選取的77個(gè)類似本星系群的系統(tǒng)中尋找類似的結(jié)構(gòu)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，其中11個(gè)模擬本星系群周圍存在和觀測(cè)中的本地空洞相似的空洞區(qū)域，約占總樣本的15%。模擬中的空洞樣本不但在體積以及星系數(shù)密度和觀測(cè)類似，投影圖像也頗為相近（見下圖）。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，本地空洞有極低星系的數(shù)密度的原因有兩個(gè)。第一，本地空洞分布在宇宙的低暗物質(zhì)密度區(qū)域，在此類區(qū)域星系的宿主——暗物質(zhì)暈的數(shù)密度比宇宙平均密度區(qū)域低很多。第二，宇宙低密度區(qū)形成的暗暈形成較晚，所以導(dǎo)致該區(qū)域暗暈的恒星形成效率較低。這兩個(gè)因素共同作用，便形成了這個(gè)奇異的本地空洞。

　　此結(jié)果充分表明，本地空洞極低的星系數(shù)密度完全可以由標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)框架下的星系形成理論來(lái)解釋，從而解決了目前挑戰(zhàn)標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)下的一個(gè)危機(jī)。

　　上兩圖為銀河系近鄰星系分布的投影圖。上圖為觀測(cè)中的本地星系群星系分布；下圖給出6個(gè)數(shù)值模擬類本地星系群星系分布。圖中每一個(gè)黑點(diǎn)代表一個(gè)星系，紅色的十字代表空洞物理空間中實(shí)際星系。