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新突破!史上之最,天文学家发现了宇宙中最大的自转

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天文在线 2021-06-21 10:35

天文学家发现了宇宙中最大的自转

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天文学家的宇宙细丝概念——宇宙网中的一条细线,包含星系和暗物质——从一个星系团延伸到另一个星系团。 神奇的是,天文学家现在说这些巨大的细丝在太空中旋转。 图片来自 AIP/A. Khalatyan/J. Fohlmeister。

宇宙网中的细丝

波茨坦天体物理学莱布尼茨研究所的天文学家与中国和爱沙尼亚的科学家合作,于 2021 年 6 月 14 日表示,他们发现了前所未有的大规模自转。 他们通过观察宇宙网细丝中的星系运动发现了这个现象。 他们在最大的尺度上观察宇宙,其中包含被巨大空洞隔开的由星系组成的细丝。 他们发现这些由星系和物质组成的长长卷须状的物体,形成了宇宙网的巨大宇宙丝,在数亿光年的尺度上旋转。

这些天文学家声称,这是宇宙中最大的自转。

您知道滑冰运动员在手牵手时如何旋转得更快吗? 更快的旋转归因于角动量守恒。 这些天文学家宣布他们的结果:

……这意味着角动量可以以前所未有的规模产生。

该研究经同行审阅后,于 2021 年 6 月 14 日发表在期刊《自然天文学》上。

宇宙中最大的自传

宇宙细丝本质上是连接星系的桥梁。 你可能会问,从哪里来到哪里去呢? 天文学家说,巨大的星系团位于宇宙网的节点或连接点。 由星系组成的宇宙细丝跨越了星系团之间的遥远距离,而我们现在知道,这些细丝是在旋转的。

该项目的发起人、波茨坦天体物理学莱布尼茨研究所的诺姆·里伯斯金说,星系:

……在螺旋状的轨道上移动,它们在沿着细丝方向运动的同时,也绕着细丝的中心运动。 这种旋转从未在如此巨大的尺度上被发现过,这意味着一定有一种迄今未知的物理机制负责使这些物体旋转。

他还将细丝本身描述为“细圆柱体”:

……形状与铅笔相似,长数亿光年,但直径只有几百万光年。

同时他也补充道:

这些奇妙的卷须状物质正在旋转。在如此大的尺度上来看,其中的星系渺小如同一粒尘埃。

这是 2021 年 4 月发布的一张来自宇宙网中宇宙细丝的图像。这张图片拍摄的是大爆炸20亿年后的天炉座。 每一个光点都是一个星系。 你可以看到星系之间的细丝,形成了宇宙网的路径。您可以点击此链接阅读有关此图像的更多信息 Read more about this image。 图片 (c) 来自ESO / NASA / Roland Bacon 等。

我们是如何知道的

如同诺姆·里伯斯金上文所说,细丝中的星系沿螺旋状路径最终流入星系团。因此,对地球上的我们来说,这些星系的光在远离我们时发生红移,在朝我们运动时发生蓝移,而天文学家可以测量这种光谱移动。

天文学家们用2000年就开始的斯隆数字巡天的数据测量红移和蓝移,莱布尼茨研究所的王鹏解释说:

这些宇宙细丝就像宇宙中的高速公路,用斯隆数字巡天(观测数十万星系)绘制星系在其中的运动,我们发现了这些细丝神奇的特性,它们在自旋。

这意味着什么呢?

现在分析这件事情,细丝会旋转是合乎逻辑的。 毕竟,一定有一个时期——随着早期宇宙从大爆炸开始向外扩张,随着星系开始形成——星系出于某种原因将自己拉入这些巨大的细丝中,首先创造了宇宙网。而且,当这些星系在这个时期时,很容易想到宇宙细丝在旋转,就像滑冰运动员相互拉着他们的手臂一样。

事实上,正是理论家 Mark Neyrinck 的早期工作促使这些天文学家分析了斯隆数字化巡天的数据。 里伯斯金说:

令人震惊的是星际细丝在真实宇宙中旋转的情况与计算机模拟的情况是一致的!

然而,科学家们仍然想知道,它们为什么会旋转? 或者更好的问题是,它们是如何旋转的。 角动量是如何产生的? 是什么让星系把自己连接成细丝? 为什么宇宙看起来像一张宇宙网?

这张图片来自于2020年计算机模拟。 它绘制了暗物质连同普通物质在宇宙中的分布,均以宇宙网的形式存在。点击此链接可以查阅更多相关信息 Read more about this image。 图片来自 J. Wang/S. Bose/ CfA。

天文学家通过分析星系中的红移和蓝移发现了宇宙中最大的自转。 星系由宇宙网中的线或细丝组成,同时这些宇宙细丝正在旋转。

相关知识

旋转是对象围绕旋转中心(或点)的圆周运动。 发生旋转的几何平面称为旋转平面,从中心延伸并垂直于旋转平面的假想线称为旋转轴 。一个三维物体总是可以绕无数个旋转轴旋转。

如果旋转轴在内部穿过物体自身的核心,则称物体为自转或自旋,轴的表面相交点可称为极点。 一个完全围绕外轴的旋转,例如地球围绕太阳公转,通常是由重力产生的,称为公转或绕轨道运行,自转轴的两端称为轨道极点。

BY:Kelly Kizer Whitt

FY:Astronomical volunteer team

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