中國科學院國家天文臺計算宇宙學團組博士研究生謝利智領銜的研究團隊，利用標準宇宙學框架下的暗物質模擬，結合星系形成模型，從理論上系統(tǒng)研究這個問題，解決了標準宇宙學領域的本地空洞危機。該發(fā)現(xiàn)即將發(fā)表于國際學術期刊《皇家天文學會月報》(MNRAS）4月刊上（Xie L., Gao, L. &Guo Q., MNRAS in press, arxiv:1401.6459)。

　　上世紀80年代，天文學家們通過近鄰宇宙的全天區(qū)巡天發(fā)現(xiàn)，本星系群附近存在一個星系數(shù)密度極低且體積極大的天區(qū)，這個特別的天區(qū)后來被命名為本地空洞�，F(xiàn)代宇宙學的開創(chuàng)者、第一屆邵逸夫天文學獎獲得者James Peebles于2010年在世界權威雜志《自然》撰文指出，本地空洞極低的星系數(shù)密度無法在標準宇宙學框架中解釋。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)界認為是標準宇宙學的一個挑戰(zhàn)。

　　謝利智等人使用最新的星表，重新估計了本地空洞的實際大小和包含的星系數(shù)目，并在數(shù)值模擬中選取的77個類似本星系群的系統(tǒng)中尋找類似的結構。經分析發(fā)現(xiàn)，其中11個模擬本星系群周圍存在和觀測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)密度和觀測類似，投影圖像也頗為相近（見下圖）。經分析發(fā)現(xiàn)，本地空洞有極低星系的數(shù)密度的原因有兩個。第一，本地空洞分布在宇宙的低暗物質密度區(qū)域，在此類區(qū)域星系的宿主——暗物質暈的數(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，所以導致該區(qū)域暗暈的恒星形成效率較低。這兩個因素共同作用，便形成了這個奇異的本地空洞。

　　此結果充分表明，本地空洞極低的星系數(shù)密度完全可以由標準宇宙學框架下的星系形成理論來解釋，從而解決了目前挑戰(zhàn)標準宇宙學下的一個危機。

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