天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)已知最大的自轉(zhuǎn)天體結(jié)構(gòu)。
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這條串連著14個(gè)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(cè)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(huì)月報(bào)》上刊文稱,他們?cè)诰嚯x地球約14億光年(紅移值z(mì)=0.032)的宇宙中,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的自轉(zhuǎn)天體結(jié)構(gòu)。
研究團(tuán)隊(duì)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(gè)富氫星系構(gòu)成的纖細(xì)鏈狀結(jié)構(gòu)。這14個(gè)星系在非常窄的速度范圍內(nèi),形成了一個(gè)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(gè)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(gè)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(dòng)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(gè)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(cè)到的最大自轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)之一。雖然計(jì)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(cè)中得到證實(shí)。
該研究的另一重要發(fā)現(xiàn)是,這14個(gè)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(dòng)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(shí)更大。
研究人員指出,該纖維結(jié)構(gòu)的動(dòng)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(dòng),且富含中性氫氣體,這暗示它可能處于一個(gè)較早的演化階段。這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)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(dòng)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(huì)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(gè)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)榭斩础_@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
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