天文學家發(fā)現(xiàn)了宇宙中最大的自轉(zhuǎn)

天文學家的宇宙細絲概念——宇宙網(wǎng)中的一條細線，包含星系和暗物質(zhì)——從一個星系團延伸到另一個星系團。 神奇的是，天文學家現(xiàn)在說這些巨大的細絲在太空中旋轉(zhuǎn)。 圖片來自 AIP/A. Khalatyan/J. Fohlmeister。

宇宙網(wǎng)中的細絲

波茨坦天體物理學萊布尼茨研究所的天文學家與中國和愛沙尼亞的科學家合作，于 2021 年 6 月 14 日表示，他們發(fā)現(xiàn)了前所未有的大規(guī)模自轉(zhuǎn)。 他們通過觀察宇宙網(wǎng)細絲中的星系運動發(fā)現(xiàn)了這個現(xiàn)象。 他們在最大的尺度上觀察宇宙，其中包含被巨大空洞隔開的由星系組成的細絲。 他們發(fā)現(xiàn)這些由星系和物質(zhì)組成的長長卷須狀的物體，形成了宇宙網(wǎng)的巨大宇宙絲，在數(shù)億光年的尺度上旋轉(zhuǎn)。

這些天文學家聲稱，這是宇宙中最大的自轉(zhuǎn)。

您知道滑冰運動員在手牽手時如何旋轉(zhuǎn)得更快嗎？ 更快的旋轉(zhuǎn)歸因于角動量守恒。 這些天文學家宣布他們的結(jié)果：

……這意味著角動量可以以前所未有的規(guī)模產(chǎn)生。

該研究經(jīng)同行審閱后，于 2021 年 6 月 14 日發(fā)表在期刊《自然天文學》上。

宇宙中最大的自傳

宇宙細絲本質(zhì)上是連接星系的橋梁。 你可能會問，從哪里來到哪里去呢？ 天文學家說，巨大的星系團位于宇宙網(wǎng)的節(jié)點或連接點。 由星系組成的宇宙細絲跨越了星系團之間的遙遠距離，而我們現(xiàn)在知道，這些細絲是在旋轉(zhuǎn)的。

該項目的發(fā)起人、波茨坦天體物理學萊布尼茨研究所的諾姆·里伯斯金說，星系：

……在螺旋狀的軌道上移動，它們在沿著細絲方向運動的同時，也繞著細絲的中心運動。 這種旋轉(zhuǎn)從未在如此巨大的尺度上被發(fā)現(xiàn)過，這意味著一定有一種迄今未知的物理機制負責使這些物體旋轉(zhuǎn)。

他還將細絲本身描述為“細圓柱體”：

……形狀與鉛筆相似，長數(shù)億光年，但直徑只有幾百萬光年。

同時他也補充道：

這些奇妙的卷須狀物質(zhì)正在旋轉(zhuǎn)。在如此大的尺度上來看，其中的星系渺小如同一粒塵埃。

這是 2021 年 4 月發(fā)布的一張來自宇宙網(wǎng)中宇宙細絲的圖像。這張圖片拍攝的是大爆炸20億年后的天爐座。 每一個光點都是一個星系。 你可以看到星系之間的細絲，形成了宇宙網(wǎng)的路徑。您可以點擊此鏈接閱讀有關(guān)此圖像的更多信息?Read more about this image。 圖片 (c) 來自ESO / NASA / Roland Bacon 等。

我們是如何知道的

如同諾姆·里伯斯金上文所說，細絲中的星系沿螺旋狀路徑最終流入星系團。因此，對地球上的我們來說，這些星系的光在遠離我們時發(fā)生紅移，在朝我們運動時發(fā)生藍移，而天文學家可以測量這種光譜移動。

天文學家們用2000年就開始的斯隆數(shù)字巡天的數(shù)據(jù)測量紅移和藍移，萊布尼茨研究所的王鵬解釋說：

這些宇宙細絲就像宇宙中的高速公路，用斯隆數(shù)字巡天（觀測數(shù)十萬星系）繪制星系在其中的運動，我們發(fā)現(xiàn)了這些細絲神奇的特性，它們在自旋。

這意味著什么呢？

現(xiàn)在分析這件事情，細絲會旋轉(zhuǎn)是合乎邏輯的。 畢竟，一定有一個時期——隨著早期宇宙從大爆炸開始向外擴張，隨著星系開始形成——星系出于某種原因?qū)⒆约豪脒@些巨大的細絲中，首先創(chuàng)造了宇宙網(wǎng)。而且，當這些星系在這個時期時，很容易想到宇宙細絲在旋轉(zhuǎn)，就像滑冰運動員相互拉著他們的手臂一樣。

事實上，正是理論家 Mark Neyrinck 的早期工作促使這些天文學家分析了斯隆數(shù)字化巡天的數(shù)據(jù)。 里伯斯金說：

令人震驚的是星際細絲在真實宇宙中旋轉(zhuǎn)的情況與計算機模擬的情況是一致的！

然而，科學家們?nèi)匀幌胫?，它們?yōu)槭裁磿D(zhuǎn)？ 或者更好的問題是，他們是如何旋轉(zhuǎn)的。 角動量是如何產(chǎn)生的？ 是什么讓星系把自己連接成細絲？ 為什么宇宙看起來像一張宇宙網(wǎng)？

這張圖片來自于2020年計算機模擬。 它繪制了暗物質(zhì)連同普通物質(zhì)在宇宙中的分布，均以宇宙網(wǎng)的形式存在。點擊此鏈接可以查閱更多相關(guān)信息?Read more about this image。 圖片來自 J. Wang/S. Bose/ CfA。

天文學家通過分析星系中的紅移和藍移發(fā)現(xiàn)了宇宙中最大的自轉(zhuǎn)。 星系由宇宙網(wǎng)中的線或細絲組成，同時這些宇宙細絲正在旋轉(zhuǎn)。

相關(guān)知識

旋轉(zhuǎn)是對象圍繞旋轉(zhuǎn)中心（或點）的圓周運動。 發(fā)生旋轉(zhuǎn)的幾何平面稱為旋轉(zhuǎn)平面，從中心延伸并垂直于旋轉(zhuǎn)平面的假想線稱為旋轉(zhuǎn)軸 。一個三維物體總是可以繞無數(shù)個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。

如果旋轉(zhuǎn)軸在內(nèi)部穿過物體自身的核心，則稱物體為自轉(zhuǎn)或自旋，軸的表面相交點可稱為極點。 一個完全圍繞外軸的旋轉(zhuǎn)，例如地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)，通常是由重力產(chǎn)生的，稱為公轉(zhuǎn)或繞軌道運行，自轉(zhuǎn)軸的兩端稱為軌道極點。

BY：Kelly Kizer Whitt

FY：Astronomical volunteer team

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