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科學家觀測到宇宙大尺度結構的旋轉,速度高達36萬kmh

2021-11-26由 探索宇宙之路 發表于 歷史

波茨坦萊布尼茨天體物理研究所(AIP)的天文學家與中國和愛沙尼亞的科學家合作,透過繪製連線宇宙網的巨大絲狀星系的運動圖,他們發現這些長長的星系卷,在數億光年的尺度上旋轉——如此大規模的旋轉前所未見。

發表在《自然·天文學》(Nature Astronomy)上的結果表明,這是已知具備角動量的最大規模宇宙結構。

科學家觀測到宇宙大尺度結構的旋轉,速度高達36萬km/h

宇宙細絲(Cosmic filaments)是星系和暗物質的巨大橋樑,將星系團彼此連線起來,充當了星系團間的“高速公路”。它們引導星系走向並進入位於其末端的大型星系團。

大尺度宇宙結構中的纖維狀結構竟然也會自轉?背後支配這種現象的神秘力量來自何方?

研究人員表示:“它們沿著螺旋,或者像開瓶器一樣的軌道移動,在沿著燈絲移動的同時圍繞著細絲的中間旋轉。這樣的旋轉在如此巨大的尺度上是從未見過的,這意味著一定有一種未知的物理機制導致了這些物體的扭轉。”

在宇宙學的背景下,角動量如何產生,是宇宙學尚未解決的關鍵問題之一。在結構形成的標準模型中,在早期宇宙中,當物質從低密度區域流向過密區域時,由於引力的不穩定性,微小的過密度增長。

總的來說,宇宙網——尤其是“蛛網”,與星系的形成和進化密切相關。它們對星系的自旋也有很強的影響,經常調節星系及其暗物質暈的旋轉方向。

研究人員透過斯隆數字巡天(Sloan Digital Sky Survey)獲取資料,觀測到的星系分佈被分割成絲狀,每根細絲都近似於一個圓柱體。沿自身中軸線將細絲劃分為兩處區域,透過計算兩處區域內星系的平均光譜紅移偏差來驗證整體結構的旋轉情況。

結果顯示:軸線一側的星系光譜顯著紅移,另一側顯著藍移;當觀測方向垂直於細絲軸線時,旋轉訊號最強。這表明宇宙細絲結構正沿軸線旋轉。研究人員認為,這樣的旋轉並非早期宇宙與生俱來的性質,而是在後期形成宇宙結構時引入的。

研究人員分析了17000條已知的纖維狀結構,發現其中有些結構的自轉速度高達每小時36萬千米。他們猜測,其中一種可能是,這些纖維狀結構擁有強大的引力場,結構中的氣體塵埃等物質正在這種引力場的影響下發生坍縮,進而產生了強大的剪下力,導致纖維狀結構發生自轉。但在宇宙中如此大的尺度,力矩是如何產生的?這仍然讓人困惑,充滿了不可思議

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