天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)已知最大的自轉(zhuǎn)天體結(jié)構(gòu)。

這條串連著14個星系的巨型宇宙蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)分枝，可能是已知最大的自轉(zhuǎn)天體結(jié)構(gòu)。紅色和藍(lán)色分別代表纖維（左）及其內(nèi)部星系所含中性氫（右）的自轉(zhuǎn)方向，紅色代表該區(qū)域正在遠(yuǎn)離觀測者，藍(lán)色代表正在接近。

Lyla Jung

以牛津大學(xué)Madalina Tudorache和Lyla Jung為首的一批天文學(xué)家12月3日在《英國皇家天文學(xué)會月報》上刊文稱，他們在距離地球約14億光年（紅移值z=0.032）的宇宙中，發(fā)現(xiàn)了一個巨大的自轉(zhuǎn)天體結(jié)構(gòu)。

研究團(tuán)隊首先在MeerKAT射電望遠(yuǎn)鏡陣列的巡天數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)了一條由14個富氫星系構(gòu)成的纖細(xì)鏈狀結(jié)構(gòu)。這14個星系在非常窄的速度范圍內(nèi)，形成了一個長約170萬秒差距（約合550萬光年）、寬僅約36千秒差距（約合11.7萬光年）的奇異排列，如同串連在一起的14顆珍珠。

為了探其全貌，研究人員進(jìn)一步結(jié)合了斯隆數(shù)字巡天（SDSS）和暗能量光譜儀（DESI）的光譜數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在相同的距離上，存在一個由大量光學(xué)星系構(gòu)成的、更為宏大的結(jié)構(gòu)。

分析結(jié)果顯示，這14個星系嵌入在一條總長度至少達(dá)1500萬秒差距（約合4900萬光年）的巨型宇宙纖維內(nèi)。纖維的特征半徑約為0.8至1.0百萬秒差距。

最令人驚奇的是，動力學(xué)分析結(jié)果顯示，沿著這條纖維脊線，位于其西側(cè)的星系普遍表現(xiàn)出退行速度，而東側(cè)的星系則表現(xiàn)出接近速度。這種系統(tǒng)的速度梯度提供了強(qiáng)有力的證據(jù)，表明這些星系作為一個整體，正在圍繞纖維中心軸線旋轉(zhuǎn)。

研究人員推斷，這是迄今為止在真實(shí)宇宙中觀測到的最大自轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)之一。雖然計算機(jī)模擬曾經(jīng)預(yù)言過此類結(jié)構(gòu)的存在，但卻是首次在觀測中得到證實(shí)。

該研究的另一重要發(fā)現(xiàn)是，這14個富含中性氫的星系自轉(zhuǎn)軸與纖維中心線的排列方向高度一致，其強(qiáng)度超出了當(dāng)前主流宇宙學(xué)的預(yù)言，表明宇宙大尺度蛛網(wǎng)纖維結(jié)構(gòu)在推動和協(xié)調(diào)星系自轉(zhuǎn)方面起到的作用，可能比現(xiàn)有理論的認(rèn)識更大。

研究人員指出，該纖維結(jié)構(gòu)的動力學(xué)溫度較低，更傾向于旋轉(zhuǎn)主導(dǎo)而非隨機(jī)運(yùn)動，且富含中性氫氣體，這暗示它可能處于一個較早的演化階段。這樣的結(jié)構(gòu)會對星系團(tuán)的自轉(zhuǎn)速度和方向產(chǎn)生重要影響，可以成為角動量從宇宙蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)向星系傳遞的渠道，在星系形成的過程中起到關(guān)鍵性作用。

研究人員稱，隨著新一代射電望遠(yuǎn)鏡巡天的深入，未來可能會發(fā)現(xiàn)越來越多類似的纖維結(jié)構(gòu)。它們相互連接，形成能將物質(zhì)輸送到整個宇宙的浩瀚網(wǎng)絡(luò)，并以此為骨架，制造出龐大的星系團(tuán)。

宇宙大尺度蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)是宇宙中物質(zhì)分布的基本框架，它由暗物質(zhì)和可見物質(zhì)在引力作用下演化形成。這一結(jié)構(gòu)如同巨大的三維蛛網(wǎng)，主要由密集的星系團(tuán)節(jié)點(diǎn)、連接節(jié)點(diǎn)的纖維狀結(jié)構(gòu)以及其間廣闊稀疏的宇宙空洞組成。

該結(jié)構(gòu)的雛形源于宇宙早期的微小密度差，經(jīng)過上百億年的演化，物質(zhì)逐漸聚集形成纖維和節(jié)點(diǎn)，而被抽空的區(qū)域則演變?yōu)榭斩?。這一如蛛網(wǎng)般的結(jié)構(gòu)揭示了宇宙物質(zhì)分布的高度不均勻性和層次性，是現(xiàn)代宇宙學(xué)模型的核心預(yù)言之一。

參考

A 15?Mpc rotating galaxy filament at redshift z = 0.032

https://academic.oup.com/mnras/article/544/4/4306/8363602