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神秘力量?科学家观测到宇宙大尺度结构的旋转,速度高达36万km/h

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前瞻网 2021-06-16 22:53

波茨坦莱布尼茨天体物理研究所(AIP)的天文学家与中国和爱沙尼亚的科学家合作,通过绘制连接宇宙网的巨大丝状星系的运动图,他们发现这些长长的星系卷,在数亿光年的尺度上旋转——如此大规模的旋转前所未见。

发表在《自然·天文学》(Nature Astronomy)上的结果表明,这是已知具备角动量的最大规模宇宙结构。

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宇宙细丝(Cosmic filaments)是星系和暗物质的巨大桥梁,将星系团彼此连接起来,充当了星系团间的“高速公路”。它们引导星系走向并进入位于其末端的大型星系团。

大尺度宇宙结构中的纤维状结构竟然也会自转?背后支配这种现象的神秘力量来自何方?

研究人员表示:“它们沿着螺旋,或者像开瓶器一样的轨道移动,在沿着灯丝移动的同时围绕着细丝的中间旋转。这样的旋转在如此巨大的尺度上是从未见过的,这意味着一定有一种未知的物理机制导致了这些物体的扭转。”

在宇宙学的背景下,角动量如何产生,是宇宙学尚未解决的关键问题之一。在结构形成的标准模型中,在早期宇宙中,当物质从低密度区域流向过密区域时,由于引力的不稳定性,微小的过密度增长。

总的来说,宇宙网——尤其是“蛛网”,与星系的形成和进化密切相关。它们对星系的自旋也有很强的影响,经常调节星系及其暗物质晕的旋转方向。

研究人员通过斯隆数字巡天(Sloan Digital Sky Survey)获取数据,观测到的星系分布被分割成丝状,每根细丝都近似于一个圆柱体。沿自身中轴线将细丝划分为两处区域,通过计算两处区域内星系的平均光谱红移偏差来验证整体结构的旋转情况。

结果显示:轴线一侧的星系光谱显著红移,另一侧显著蓝移;当观测方向垂直于细丝轴线时,旋转信号最强。这表明宇宙细丝结构正沿轴线旋转。研究人员认为,这样的旋转并非早期宇宙与生俱来的性质,而是在后期形成宇宙结构时引入的。

研究人员分析了17000条已知的纤维状结构,发现其中有些结构的自转速度高达每小时36万千米。他们猜测,其中一种可能是,这些纤维状结构拥有强大的引力场,结构中的气体尘埃等物质正在这种引力场的影响下发生坍缩,进而产生了强大的剪切力,导致纤维状结构发生自转。但在宇宙中如此大的尺度,力矩是如何产生的?这仍然让人困惑,充满了不可思议。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:https://phys.org/news/2021-06-largest-universe-light-shifted-rotation.html

https://www.nature.com/articles/s41550-021-01380-6

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