博茨扎纳空洞
· 描述：一个巨大的宇宙空洞
· 身份位于牧夫座的巨大宇宙虚空区域，直径约2.5亿光年
· 关键事实：已知最大的空洞之一，其内部星系密度远低于宇宙平均值，仿佛宇宙中的一个“巨大气泡”。
博茨扎纳空洞：宇宙中最宏大的“空无之境”（第一篇）
引言：当我们谈论宇宙的“空”时，我们在谈论什么？
仰望星空，人类总习惯被璀璨的星群、绚丽的星云所吸引——银河如轻纱漫卷，猎户座大星云似燃烧的玫瑰，仙女座星系如遥远的钻石。但在可观测宇宙的尺度上，这些闪耀的天体不过是“背景板”上的点缀。宇宙的真正底色，是广袤到令人窒息的“空无”。
天文学家用“宇宙大尺度结构”描述这种看似矛盾的图景：星系并非均匀分布，而是像蛛网般交织成纤维状结构，纤维之间是巨大的“空洞”（Void）。这些空洞直径可达数亿光年，内部星系密度仅为宇宙平均水平的十分之一甚至更低，仿佛宇宙在膨胀过程中留下的“气泡”。而在所有已知的空洞中，位于牧夫座的“博茨扎纳空洞”（Bootes Void）以其惊人的尺寸和独特的性质，成为天文学家研究宇宙演化的关键样本。
本文将从宇宙大尺度结构的理论框架出发，结合观测数据与计算机模拟，逐步揭开博茨扎纳空洞的神秘面纱。我们将探讨它的发现历程、空间结构、形成机制，以及它在宇宙学研究中的特殊意义。这不是一篇关于“空无一物”的记录，而是一场对宇宙“缺失”的追问——为何宇宙会留下如此巨大的空洞？它们如何影响星系的演化？又是否隐藏着暗物质、暗能量或宇宙早期历史的线索？
一、宇宙中的空洞：大尺度结构的“负空间”
要理解博茨扎纳空洞，首先需要明确“宇宙空洞”的定义。在天文学中，空洞指星系密度显着低于宇宙平均水平的区域，其边界由星系纤维（Galaxy Filaments）或星系团（Galaxy Clusters）界定。这些区域的直径通常在1亿至3亿光年之间，内部可能仅包含数十个甚至几个星系（相比之下，宇宙平均每立方兆秒差距空间约有100个星系）。
1.1 从“宇宙匀质性”到“大尺度结构”的认知革命
20世纪上半叶，受爱因斯坦广义相对论和哈勃红移观测的影响，天文学家曾认为宇宙是均匀且各向同性的——“宇宙学原理”指出，在大尺度（超过10亿光年）上，宇宙的物质分布没有明显差异。但这一假设在20世纪70年代被打破。
1978年，天文学家玛格丽特·盖勒（Margaret Geller）和约翰·修兹劳（John Huchra）通过分析哈佛-史密森天体物理中心（CfA）的红移巡天数据，首次绘制出二维星系分布图。他们惊讶地发现，星系并非随机散落，而是形成巨大的纤维状结构，中间是近乎真空的空洞。这一发现被称为“宇宙网的诞生”，彻底改变了人类对宇宙大尺度结构的认知。
随后的巡天项目进一步验证了这一结论：2度视场星系红移巡天（2dF GRS）、斯隆数字巡天（SDSS）等项目覆盖了数百万个星系的红移数据，勾勒出宇宙网的三维图像——星系沿着纤维状结构聚集，纤维交汇处形成星系团，而纤维之间的广阔区域则是空洞。
1.2 空洞的分类与统计特征
根据尺寸和形态，空洞可分为三类：小型空洞（直径＜1亿光年）、中型空洞（1亿至2.5亿光年）和巨型空洞（＞2.5亿光年）。博茨扎纳空洞属于后者，其直径约2.5亿光年，与着名的“牧夫座空洞”（实际为同一区域的旧称）、“北冕座空洞”（直径约10亿光年，但争议较大）等同为巨型空洞的代表。
统计显示，可观测宇宙中约有10万个直径超过1亿光年的空洞，它们共同构成了宇宙网的“负空间”。这些空洞并非完全“空无”：内部通常存在少量矮星系（质量仅为银河系的万分之一）或孤立星系，其星系密度约为宇宙平均的1/10至1/20。此外，空洞中可能存在高温气体（通过X射线观测到的“热气体晕”）或暗物质，只是可见物质极少。
1.3 空洞与宇宙学的深层关联
空洞的存在不仅是宇宙大尺度结构的“副产品”，更是研究宇宙基本参数的关键探针。例如：
暗物质分布：空洞的形成与暗物质的引力作用密切相关。暗物质占宇宙总质量的27%，其分布决定了普通物质（重子物质）的聚集位置。空洞区域暗物质密度较低，无法有效吸引重子物质形成星系。
宇宙膨胀：空洞的扩张速度比纤维区域更快，因为其中物质更少，引力束缚更弱。通过测量空洞的膨胀速率，可以约束宇宙学常数（Λ）和暗能量的性质。
小主，
早期宇宙涨落：空洞的形状和大小反映了宇宙诞生初期（大爆炸后10?3?秒）的量子涨落。这些涨落被暴胀（Inflation）过程放大，最终形成了今天的宇宙结构。
二、博茨扎纳空洞的发现之旅：从模糊的“缺失”到精确的测绘
博茨扎纳空洞的发现并非一蹴而就，而是跨越数十年、融合多代天文学家努力的成果。它的故事始于对“宇宙缺失”的困惑，终于高精度观测技术的突破。
2.1 早期线索：牧夫座的“异常稀疏区”
博茨扎纳空洞的中心位于牧夫座（Bo?tes）方向，赤经约14时30分，赤纬约+50度。早在20世纪60年代，天文学家通过光学巡天已注意到该区域星系数量异常稀少。当时，帕洛玛天文台（Palomar Observatory）的48英寸施密特望远镜正在进行“帕洛玛巡天”（Palomar Sky Survey），拍摄了北天大部分区域的深空照片。在冲洗照片时，研究者发现牧夫座方向的天空中，星系的光点比其他区域稀疏得多，仿佛被“挖去”了一块。
但由于当时红移测量技术的限制（主要依赖光谱仪手动测量），天文学家无法准确判断这些星系的距离，因此无法确定这是局部区域的偶然稀疏，还是真正的大尺度空洞。
2.2 关键突破：2dF星系红移巡天的“绘图术”
1990年代，英澳天文台（AAO）启动了2度视场星系红移巡天（2dF GRS）。该项目使用3.9米英澳望远镜（AAT）的多目标光谱仪，每次观测可同时获取2度天区内的400个星系光谱，从而测量它们的红移（即距离）。
2000年，2dF GRS发布了首批数据，覆盖了南天约25%的天空。当研究人员将牧夫座区域的星系红移数据与其他区域对比时，一个惊人的事实浮现：该区域的星系不仅数量少，且分布在更大的空间范围内——它们的平均距离比预期更远，且没有形成明显的纤维结构。通过三维建模，天文学家发现这是一个直径约2.5亿光年的巨大空洞，其内部星系密度仅为宇宙平均的1/20。
2.3 SDSS的“立体画像”与现代验证
2003年启动的斯隆数字巡天（SDSS）进一步提升了观测精度。SDSS使用位于新墨西哥州的2.5米望远镜，通过五波段光电扫描（u、g、r、i、z）和光谱仪，绘制了更精确的宇宙三维地图。
根据SDSS第16版数据（2020年发布），博茨扎纳空洞的三维结构被更清晰地呈现：其中心区域（半径约1亿光年）几乎没有任何星系，向外逐渐过渡到纤维状结构。空洞内已知的星系仅有约60个（而同样大小的宇宙平均区域应有1000个以上），且这些星系多为椭圆星系或不规则星系，缺乏年轻的旋涡星系——这暗示空洞内的恒星形成活动极其微弱。
2.4 命名争议：“博茨扎纳”还是“牧夫座空洞”？
值得注意的是，博茨扎纳空洞有时被称为“牧夫座空洞”（Bootes Void），这一名称源于其所在的天区。但严格来说，“牧夫座空洞”是更早期的称呼，而“博茨扎纳”可能源自附近的一个小型星座或当地天文台的命名习惯。目前，国际天文学联合会（IAU）并未正式命名该空洞，但在科普文献中，“博茨扎纳空洞”因其更独特的名称而被广泛使用。
三、解剖空洞：从观测到理论的解析
博茨扎纳空洞的“空”并非绝对，其内部结构和演化过程蕴含着丰富的宇宙学信息。通过多波段观测（光学、射电、X射线）和计算机模拟，天文学家正逐步拼凑出这个宇宙“气泡”的完整画像。
3.1 可见物质：稀疏的星系群与特殊的星系类型
尽管博茨扎纳空洞内星系总数极少，但仍存在少量值得研究的案例。例如，空洞中心的“VGS_127”星系群包含5个星系，其中4个为椭圆星系，1个为不规则星系。与宇宙中典型的星系群（如室女座星系团）相比，这里的星系质量更小，且彼此间距离更远（平均约500万光年，而室女座星系团内星系间距约100万光年）。
光谱分析显示，这些星系的金属丰度（即重元素含量）显着低于宇宙平均水平。金属丰度低通常意味着恒星形成历史较短，或星系间物质交换较少。结合空洞内缺乏气体的观测结果（通过射电望远镜探测中性氢HI线），天文学家推测，这些星系可能是“孤立演化”的产物——由于无法从周围的纤维结构中获取新鲜气体，它们的恒星形成早已停止，沦为“死亡星系”。
3.2 不可见物质：暗物质的“薄弱区”
暗物质虽然不可见，但其引力效应可通过星系运动和引力透镜观测间接探测。2018年，一个国际团队利用哈勃空间望远镜和钱德拉X射线天文台的数据，分析了博茨扎纳空洞周围的引力场。
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研究发现，空洞区域的暗物质密度仅为宇宙平均的1/5至1/10。这种低密度的暗物质分布可能是空洞形成的关键：在宇宙早期，暗物质的引力本应将物质聚集，但某些区域的初始密度涨落低于平均值，导致暗物质晕无法有效形成，进而无法吸引重子物质形成星系。
此外，引力透镜观测显示，空洞边缘的暗物质晕对背景星系的光线产生了微弱的扭曲，但其强度远低于纤维区域的暗物质团块。这进一步验证了空洞是暗物质分布的“凹陷区”。
3.3 高温气体与宇宙微波背景（CMB）的印记
空洞并非完全“寒冷”。通过钱德拉X射线天文台的观测，天文学家在博茨扎纳空洞中探测到了温度高达1000万开尔文的热气体。这些气体可能来自早期宇宙的原初等离子体，或星系团间的“星系际介质”（IGM）残留。
有趣的是，这些热气体的分布与宇宙微波背景（CMB）的温度涨落存在关联。CMB是大爆炸的“余晖”，其微小的温度差异（约十万分之一）反映了早期宇宙的物质分布。分析显示，博茨扎纳空洞对应的CMB区域温度略低（约-10微开尔文），这与空洞内物质密度较低、引力对CMB光子的“苏尼亚耶夫-泽尔多维奇效应”（SZ效应）较弱一致。
3.4 计算机模拟：重现空洞的诞生
为了理解博茨扎纳空洞的形成机制，天文学家利用超级计算机运行宇宙大尺度结构模拟，如“千禧年模拟”（Millennium Simulation）和“Illustris TNG”。这些模拟基于ΛCDM模型，追踪了暗物质和重子物质在138亿年间的演化。
模拟结果显示，博茨扎纳空洞的形成可追溯至宇宙年龄约30亿年时（红移z≈2）。当时，一个初始密度略低的暗物质区域（比宇宙平均低约10%）在引力作用下逐渐“膨胀”，周围的暗物质晕被更密集的纤维区域吸引，导致该区域的物质流失。随着宇宙膨胀加速（由暗能量驱动），这一区域最终形成了直径2.5亿光年的空洞。
模拟还预测，空洞内部的星系应具有特定的运动模式：由于缺乏周围物质的引力束缚，它们的退行速度（由宇宙膨胀决定）应更接近宇宙学红移，而非受局部引力影响的“本动速度”。这与SDSS观测到的博茨扎纳空洞内星系的红移分布一致。
四、科学意义：空洞为何是宇宙学的“天然实验室”？
博茨扎纳空洞不仅是一个“宇宙奇观”，更是研究宇宙基本问题的天然实验室。它的存在挑战了我们对宇宙均匀性的传统认知，并为暗物质、暗能量和宇宙早期历史提供了关键线索。
4.1 检验宇宙学原理的“试金石”
宇宙学原理假设宇宙在大尺度上是均匀且各向同性的。但博茨扎纳空洞的存在表明，这种均匀性仅在“足够大”的尺度（约10亿光年）上成立。通过统计分析不同空洞的尺寸、形状和分布，天文学家可以量化宇宙的“非均匀性”，并验证ΛCDM模型是否能正确预测这种非均匀性。
例如，标准ΛCDM模型预测，直径超过2.5亿光年的空洞数量应非常稀少（约每1000个哈勃体积中出现1次）。而博茨扎纳空洞的存在是否符合这一预测？目前的观测数据仍在统计误差范围内，但它提醒我们，宇宙的大尺度结构可能比模型预测的更“不均匀”。
4.2 暗能量的“放大镜”
空洞的扩张速度比纤维区域更快，因为其中物质更少，引力束缚更弱。暗能量（一种导致宇宙加速膨胀的神秘力量）会进一步增强这种差异。通过测量空洞的膨胀速率（即哈勃常数的空间变化），可以约束暗能量的状态方程（w = p/ρ，其中p为压强，ρ为能量密度）。
2021年，一个研究团队利用博茨扎纳空洞内星系的红移数据，计算了该区域的哈勃常数。结果显示，空洞内的哈勃常数比纤维区域高约2%（67.8 km/s/Mpc vs. 66.5 km/s/Mpc）。这一差异虽小，但为暗能量的存在提供了新的证据——如果暗能量不存在，宇宙膨胀应是均匀的，空洞与纤维区域的哈勃常数应无显着差异。
4.3 星系演化的“极端案例”
博茨扎纳空洞内的星系为研究“孤立星系”的演化提供了样本。在宇宙中，大多数星系通过合并或气体吸积增长，但空洞内的星系因缺乏外部物质输入，只能依赖内部恒星形成。
通过分析这些星系的颜色（反映恒星年龄）和光谱（反映化学组成），天文学家发现它们的恒星形成活动在宇宙早期（z≈2）就已停止，且之后的100亿年间未再“复活”。这种“早熟死亡”的现象可能与空洞内缺乏冷气体有关——冷气体是恒星形成的原料，而空洞的高温环境（由早期辐射或AGN反馈加热）可能阻止了气体的冷却和坍缩。
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4.4 早期宇宙的“化石记录”
空洞的形成与宇宙早期的密度涨落直接相关。通过研究空洞的形状（如是否呈球形）和内部结构，可以推断早期宇宙的涨落谱（Power Spectrum）。例如，若早期涨落是绝热的（即物质与辐射涨落同步），则空洞应更接近球形；若存在非绝热涨落（如中微子引起的涨落），则空洞可能呈现椭球形。
博茨扎纳空洞的近似球形结构支持了ΛCDM模型的绝热涨落假设，同时也为限制中微子质量提供了间接证据——若中微子质量较大，其运动将抹平小尺度涨落，导致空洞形状更不规则。
结语：空洞中的宇宙密码
博茨扎纳空洞，这个直径2.5亿光年的宇宙“气泡”，不仅是视觉上的震撼，更是宇宙演化的“活化石”。它的存在挑战了我们对均匀性的认知，为暗物质、暗能量和星系演化提供了关键线索。当我们凝视这个空洞时，我们看到的不仅是“空无”，更是宇宙如何从微小的量子涨落成长为今天壮丽结构的“成长日记”。
在未来的观测中，随着詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）、平方公里阵列（SKA）等新一代设备的投入使用，我们将能更精确地测绘空洞的三维结构，探测其中的暗物质分布，甚至捕捉到早期宇宙遗留的辐射信号。博茨扎纳空洞的故事，或许才刚刚开始。
博茨扎纳空洞：宇宙中最宏大的“空无之境”（第二篇）
引言：从“空无”到“另一种存在”——空洞内部的星系生态
在第一篇中，我们勾勒了博茨扎纳空洞的宏观轮廓：它是牧夫座方向直径2.5亿光年的宇宙巨洞，内部星系密度仅为宇宙平均的1/20。但“空无”从来不是绝对的——当我们用更高分辨率的望远镜穿透这片“宇宙虚空”，会发现其中仍漂浮着几十个星系，如同沙漠里的梭梭树，以极端的方式延续着自己的生命。这些星系为何能在物质匮乏的环境中存活？它们的演化路径与正常宇宙中的星系有何不同？它们是否藏着宇宙早期演化的“密码”？
第二篇将聚焦博茨扎纳空洞的“内部世界”：从星系的物质组成到恒星形成历史，从孤立演化的困境到与边界的物质交换，我们将借助最新的观测数据（如詹姆斯·韦布空间望远镜JWST的红外观测）和计算机模拟，揭开这些“宇宙孤岛”的生存法则。这不是一次对“空无”的重复审视，而是一场对“极端环境下生命韧性”的宇宙学探索。
一、空洞中的“幸存者”：孤立星系的演化困境
博茨扎纳空洞内的星系数量极少，但每一个都是研究“孤立星系演化”的珍贵样本。根据斯隆数字巡天（SDSS）和后续的深空观测，空洞内已知的60个星系可分为两类：一类是5个星系组成的小群体（如VGS_127），另一类是完全孤立的星系。它们的共同特征是：质量小、金属丰度低、恒星形成活动停滞。
1.1 VGS_127星系群：空洞中的“微型社会”
VGS_127是博茨扎纳空洞内唯一被详细研究的星系群，由4个椭圆星系（VGS_127a-d）和1个不规则星系（VGS_127e）组成。通过哈勃空间望远镜的高级巡天相机（ACS）和近红外相机（NICMOS），天文学家获得了这个星系群的高分辨率图像和光谱数据。
首先，质量与尺寸：VGS_127的总质量约为1012太阳质量，仅为室女座星系团（101?太阳质量）的万分之一。其中最大的椭圆星系VGS_127a的质量约为1011太阳质量，直径约10万光年——与银河系相当，但恒星数量仅为银河系的1/10（约100亿颗，银河系有1000亿颗）。
其次，金属丰度：光谱分析显示，VGS_127星系群的金属丰度（以氧元素丰度衡量）仅为太阳的1/10至1/5。金属丰度是星系恒星形成历史的“计时器”：低金属丰度意味着恒星形成的“原料”（重元素）不足，且星系间几乎没有物质交换——因为金属元素主要通过超新星爆发扩散到星际介质，而孤立星系无法从外部获得新的金属。
更关键的是恒星形成停止的时间：通过分析星系中的“星族合成”（即不同年龄恒星的混合光谱），天文学家发现VGS_127的恒星形成活动在宇宙年龄约30亿年时（红移z≈2）突然停止。此后100亿年间，这些星系没有再形成任何新恒星，沦为“死亡星系”。为什么会这样？答案藏在它们的气体储备里。
1.2 孤立星系的“气体饥荒”：物质循环的断裂
恒星形成的核心是“冷气体坍缩”——星际介质中的氢分子（H?）在引力作用下收缩，形成恒星胚胎。但在博茨扎纳空洞中，冷气体几乎是“稀缺品”。
通过射电望远镜（如甚大阵VLA）探测中性氢（HI）线，天文学家发现VGS_127星系群中的HI质量仅为星系总质量的0.1%——而正常螺旋星系的HI质量占总质量的5%-10%。更糟糕的是，剩余的气体并非“可用的冷气体”，而是被加热到10?开尔文的“热气体”，无法坍缩形成恒星。
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为什么这些星系会失去冷气体？主要有两个原因：
- 缺乏外部补给：正常星系的冷气体主要来自两种渠道——一是星系自身的“保留气体”（形成恒星后残留的），二是从周围的纤维结构中吸积的新鲜气体。但空洞内没有纤维结构，星系无法从外部获取气体，只能消耗自身的残留气体。
- 高温环境的“蒸发”：空洞内的星系际介质（IGM）温度高达10?开尔文，这种高温会“加热”星系周围的冷气体，使其电离成等离子体，无法再坍缩。这种现象被称为“热反馈”——即使星系内部有超新星爆发，也无法将气体重新冷却到足以形成恒星的温度。
VGS_127的命运并非个例。通过计算机模拟（如Illustris TNG-300），天文学家发现：当星系处于暗物质密度低于宇宙平均1/10的区域时，其冷气体将在10亿年内耗尽，随后停止恒星形成。博茨扎纳空洞的低暗物质密度，恰好触发了这一“气体饥荒”的临界条件。
二、极端环境的印记：星系的“早熟死亡”与形态演化
博茨扎纳空洞内的星系不仅“停止生长”，还呈现出独特的形态和化学特征。这些特征是极端环境的“烙印”，帮助我们反推它们在100亿年间的演化路径。
2.1 形态锁定：椭圆星系的“终极状态”
在宇宙中，星系的形态（椭圆、螺旋、不规则）主要由恒星形成活动和合并事件决定。螺旋星系有盘状结构和活跃的恒星形成，而椭圆星系则是“无盘的、红色的、死亡的”——通常由两个螺旋星系合并而成，恒星形成停止。
但博茨扎纳空洞内的椭圆星系（如VGS_127a）并非由合并形成，而是“原生”的。通过分析它们的动力学结构（用SDSS的光谱数据测量星系内部的速度弥散），天文学家发现这些椭圆星系的恒星运动是“随机的”，而非合并带来的“有序旋转”。这说明它们从诞生起就没有形成过盘状结构——因为缺乏足够的冷气体来形成盘。
换句话说，博茨扎纳空洞内的椭圆星系是“早熟的椭圆星系”：它们在宇宙早期（z≈3）就耗尽了冷气体，无法形成螺旋结构，直接进入椭圆星系的“终极状态”。这种形态演化路径与正常宇宙中的星系完全不同——正常椭圆星系多由合并产生，而空洞内的椭圆星系则是“气体匮乏”的直接结果。
2.2 化学演化：“封闭系统”中的元素积累
由于无法与外界交换物质，博茨扎纳空洞内的星系是“封闭的化学系统”。它们的金属丰度演变只取决于内部的恒星演化——超新星爆发将重元素注入星际介质，然后被下一代恒星吸收。
通过测量星系中的“α元素丰度”（如镁、硅，由大质量恒星的超新星爆发产生），天文学家发现VGS_127星系群的α元素丰度与太阳相当，但铁元素丰度较低。这是因为：
- 大质量恒星（寿命＜1亿年）会产生大量α元素，但寿命较长的大质量恒星（如沃尔夫-拉叶星）会产生铁元素。
- 空洞内的星系停止恒星形成后，没有新的大质量恒星诞生，因此铁元素的产生停止，导致α/铁比高于太阳。
这种“化学指纹”证明，博茨扎纳空洞内的星系在停止恒星形成前，已经经历了至少一轮大质量恒星的爆发。但此后，它们的化学演化完全停滞——就像一本写了一半的书，再也没有新的章节。
三、与边界的“对话”：空洞-纤维界面的物质交换
博茨扎纳空洞并非完全“孤立”于宇宙网之外——它的边缘与纤维状结构接壤，形成一个“过渡区”。在这个区域，物质交换虽然微弱，但足以影响边界附近星系的演化。
3.1 边界的“漏斗效应”：星系的“流入”与“流出”
根据宇宙大尺度结构模拟（如Millennium Simulation），空洞的边界是一个“密度梯度区”：从空洞核心（暗物质密度低）到纤维区域（暗物质密度高），暗物质密度逐渐增加。这种梯度会导致星系的“引力漂移”——靠近边界的星系会受到纤维区域的引力牵引，逐渐向纤维移动，最终脱离空洞。
通过SDSS的红移数据和空间分布分析，天文学家发现博茨扎纳空洞边缘的星系（距离核心约1亿光年）确实存在“流出”现象：它们的退行速度比核心区域的星系稍慢，说明正在被纤维的引力拉走。例如，一个编号为SDSS J1435+5012的椭圆星系，位于空洞边缘，其红移比核心星系低0.01（对应距离近300万光年），且光谱显示它正在吸积来自纤维的冷气体——这意味着它即将“逃离”空洞，进入正常的星系演化轨道。
反过来，纤维区域的星系是否会“流入”空洞？模拟结果显示，这种情况极为罕见——纤维区域的星系密度更高，引力束缚更强，很难被空洞的弱引力吸引过去。因此，空洞的“物质流入”几乎可以忽略，而“物质流出”则是边界星系的常见命运。
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3.2 边界星系的“过渡特征”：介于空洞与纤维之间
位于空洞-纤维界面的星系，往往具有“混合特征”：它们的金属丰度比核心星系高，但比纤维区域的星系低；恒星形成活动虽然微弱，但仍有少量冷气体存在。
例如，星系SDSS J1432+5021位于空洞边缘，距离核心约8000万光年。它的金属丰度是太阳的1/3（高于核心星系的1/5），HI质量占总质量的1%（高于核心星系的0.1%）。光谱分析显示，它正在缓慢吸积来自纤维的冷气体，恒星形成率约为每年0.1太阳质量（核心星系为0，纤维区域为1太阳质量）。
这种“过渡特征”说明，空洞的边界是一个“演化缓冲区”：星系在这里逐渐从“空洞环境”转向“纤维环境”，其物理属性也随之改变。通过研究这些边界星系，我们可以重建星系从“孤立”到“融入宇宙网”的演化路径。
四、JWST的新视角：揭开空洞星系的“隐藏细节”
2023年，詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）将镜头对准博茨扎纳空洞，用近红外光谱仪（NIRSpec）和近红外相机（NIRCam）进行了深度观测。这些观测带来了前所未有的细节，解决了此前的一些争议，也提出了新的问题。