重磅發現!對20萬個螺旋星系的研究表明:早期宇宙或許一直在轉!

2021-01-15 博科園

堪薩斯州立大學的一項研究顯示，一項對20多萬個螺旋星系的分析揭示了星系自旋方向之間出人意料的聯繫，由這些聯繫形成的結構可能表明，早期宇宙可能一直在旋轉。利奧爾·沙米爾(Lior Shamir)是一名計算天文學家和計算機科學家，他在2020年6月舉行的第236屆美國天文學會會議上公布了這一發現。這一發現意義重大，因為這些觀測結果與之前關於宇宙大尺度結構的一些假設相衝突。

自埃德溫·哈勃時代以來，天文學家們一直認為宇宙正在沒有特定方向地膨脹，其中的星系分布也沒有特定的宇宙學結構。但是沙米爾對20多萬個螺旋星系的幾何模式觀察表明，宇宙可能有一個確定的結構，早期的宇宙可能一直在旋轉。根據這項研究，這些星系的分布模式表明，宇宙不同部分的螺旋星系，被空間和時間分開，通過它們旋轉的方向相互關聯。

同為K-State計算機科學副教授的沙米爾說：天文學中的數據，科學不僅使天文學研究更具成本效益，還讓我們能夠以一種完全不同的方式觀察宇宙。螺旋星系分布所表現出的幾何圖案是清晰的，但只有在分析非常大量的天文物體時才能觀察到。螺旋星系是一個獨特的天文系統，因為它的視覺外觀取決於觀測者的視角。

例如，一個從地球上觀察時順時針旋轉的螺旋星系，當觀測者位於該星系的另一邊時，似乎是逆時針旋轉。如果宇宙是各向同性的，並且沒有特殊結構（正如之前天文學家預測的那樣）順時針旋轉的星係數量將大致等於逆時針旋轉的星係數量，沙米爾用現代望遠鏡的數據證明情況並非如此。

用傳統望遠鏡，計算宇宙中的星系是一項艱巨任務。但現代機器人望遠鏡，如斯隆數字天空勘測(SDSS)和全景勘測望遠鏡和快速響應系統(Pan-STARRS)，能夠在觀測天空時自動拍攝數百萬星系的圖像。然後，機器視覺可以根據星系的旋轉方向對數百萬個星系進行排序，速度比任何人或一組人都要快得多。

當比較不同旋轉方向的星係數量時，順時針旋轉的星係數量並不等於逆時針旋轉的星係數量。根據沙米爾的研究，差別很小，僅略高於2%，但隨著星係數量的增加，偶然出現這種不對稱的可能性不到10億分之一到40億分之一。這些圖案的跨度超過40億光年，但在這個範圍內的不對稱性並不均勻。


如果宇宙有軸


研究發現，星系離地球越遠，不對稱性越高，這表明早期宇宙比現在的宇宙更一致，更不混亂。但是，這些模式不僅表明宇宙不對稱，而且研究還表明宇宙不對稱在宇宙的不同部分發生變化，差異表現出一種獨特的多極模式。如果宇宙有軸，它就不是像旋轉木馬那樣簡單的單一軸，這是多個軸的複雜排列，也有一定的漂移。

宇宙多極的概念並不新鮮，之前的天基天文臺，如宇宙背景探測器(COBE)衛星；威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)任務；以及普朗克天文臺觀測顯示：宇宙微波背景，即來自非常早期宇宙的電磁輻射，也顯示出多個極。但宇宙微波背景的測量對前景汙染(如銀河系的障礙)很敏感，無法顯示這些極點是如何隨著時間的推移而變化。

螺旋星系自旋方向之間的不對稱性，是一種對障礙物不敏感的測量方法。在特定磁場中，可以阻礙一個方向旋轉的星系，必然也會阻礙以相反方向旋轉的星系，而沒有任何錯誤或汙染可以通過這種獨特、複雜和一致的模式表現出來。

博科園｜研究/來自：堪薩斯州立大學/美國天文學會會議

博科園｜科學、科技、科研、科普

關注【博科園】看更多大美宇宙科學

交流、探討、學習、科學圈

請下載我們手機軟體：博科園


①回復「天象預報」可以看日食、月食、流星雨、行星衝日、凌日、掩星及未來100年天象等各種預報數據，有趣天文奇觀及時更新；②回復「每日一天文圖」可以看NASA鏡像譯製更新的每天一張天文照片，美國宇航局各種如哈勃望遠鏡等拍攝的高清大美宇宙天文照片；③回復「科研日報」可以看每日全球權威科研信息及研究論文，如《natural》《science》期刊等，還有「博科園」中文編譯的科研日報；④回復「公式之美」購買人類最美54個公式，人類2600年精髓《公式之美》限量發售；⑤回復「索爾維會議」購買1927年第五屆「索爾維會議」人類科學界「最後的晚餐」高清、絕版、彩色修復照；人類最強大腦的罕見聚會，世界上再沒有第二張照片，能讓人類感嘆至今！⑥回復「DK博物大百科」購買6000多張珍貴照片，5000多個豐富物種，跨越地球45億年歷史，自然界的視覺盛宴《DK博物大百科》！

本帳號系網易新聞·網易號「各有態度」籤約帳號

相關焦點

  • 重磅發現！對20萬個螺旋星系的研究表明：早期宇宙或許一直在轉！
    堪薩斯州立大學的一項研究顯示，一項對20多萬個螺旋星系的分析揭示了星系自旋方向之間出人意料的聯繫，由這些聯繫形成的結構可能表明，早期宇宙可能一直在旋轉。利奧爾·沙米爾(Lior Shamir)是一名計算天文學家和計算機科學家，他在2020年6月舉行的第236屆美國天文學會會議上公布了這一發現。
  • 宇宙中最奇特的15個星系
    在銀河系之外，有形狀像水母的星系、像蝌蚪的星系、有吞噬其他星系的「食人族」星系；有的星系剛出生就接近死亡；而有的星系在中年還如花兒一般盛開。即便是我們現在「甜蜜的家」銀河系，也曾是個「盜竊犯」，有過「至暗時刻」。美國太空網在10月20日的報導中，為我們列出了其中最奇特的15個星系。
  • 哈勃望遠鏡發現迄今最古老螺旋星系
    據物理學家組織網7月18日報導，天文學家18日宣布，他們用哈勃望遠鏡首次探測到一個宇宙早期形成的螺旋星系，距今約107億年，比其他許多螺旋星系早了幾十億年。研究人員表示，這一發現促使人們重新思考大爆炸之後星系是如何形成的。該發現發表在7月19日的《自然》雜誌上。
  • 宇宙中最神奇的15個星系
    這個星系名叫ESO 137-001，厚厚的宇宙塵埃如濃霧般把它隱藏了起來。ESO 137-001，大約距離地球2.2億光年。它正在衝向巨大星系簇Abell 3627的中心。此星系尾巴表明有恆星形成的地方包括29處在可見光下發光的氫離子區，被認為在形成新的恆星。其中2個發射X射線的區域也表明有新星誕生。
  • 螺旋星系鼻祖在120億光年外被發現：中心隆起暗示已被黑洞佔領
    編者按：SPT0418-47星系是目前發現最古老的螺旋星系之一，形成時間是在宇宙大爆炸之後3.8億至4億年之間，堪稱螺旋星系的鼻祖，與我們的距離超過120億光年。深入觀測SPT0418-47星系存在中心隆起，暗示其中心已經被黑洞佔領。
  • 最新研究表明:銀河系還有100個「衛星星系」未被發現!
    我們住在一個超大城市的銀河系裡，銀河系如此之大，以至於有衛星星系圍繞它運行，就像月球繞地球運行一樣。這些排列告訴了我們很多關於宇宙秘密的信息，即從星系如何形成到暗物質的神秘本質。兩項新的研究揭示了越來越多關於銀河系周圍這些「追星族」星系的信息，包括有證據表明，大型衛星星系在被吸入銀河系周圍軌道時，可以攜帶自己的小衛星星系。
  • 宇宙未解之謎:螺旋星系是怎樣形成的?
    科學家對這種螺旋星系尤為好奇，它們優雅的手臂上布滿了恆星，這是一個完美的點綴藝術。近日與索菲亞(SOFIA)(平流層紅外天文觀測站)合作的天文學家們正在研究磁場在觀測螺旋星系時所起的作用。最近，索菲亞的科學家們觀測了M77星系，也被稱為NGC 1068，並在一項新的研究中展示了他們的結果。
  • 科學家發現宇宙最大螺旋星系 體積是銀河系5倍
    、GALEX探測器遠紫外線觀測數據和斯皮策望遠鏡紅外線觀測數據處理合成的　　【搜狐科學消息】 據英國每日郵報報導，天文學家發現目前宇宙中最大的螺旋星系，它是銀河系體積的5倍。　　這一頭銜的得主是NGC 6872，是距離地球2.12億光年，位於孔雀星座南部的一個螺旋星系。NGC 6872的兩個巨大旋臂之間的距離為522000光年，相比之下銀河系寬度大約100000光年。　　過去幾十年裡，NGC 6872星系被認為是宇宙中最大的螺旋星系之一，但直到目前才被證實是宇宙中最大的螺旋星系。
  • 早期宇宙的星系大爆發
    /亞毫米陣列（ALMA）望遠鏡觀測到的眾多早期宇宙星系中的2個。Saxton NRAO/AUI/NSF, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ALPINE team）ALMA望遠鏡對早期宇宙中成長期的星系進行了大量觀測，觀測結果顯示很多星系都含有大量的塵埃和重元素。這一結果與此前的預想相反，說明早期宇宙中星系已經在不斷地成長與演化。科學家希望通過進一步研究，能夠明確早期宇宙中星系快速成長的原因，並對此後星系的演化進行理論解釋。
  • 重磅消息：科學發現，宇宙多出了30萬個星系！
    已知的宇宙比我們原來認為的更大。新發布的夜空地圖包含有30萬個之前沒有發現的星系。來自多個國家的逾200名天文學家參與了該項研究，他們利用射電天文學工具對北半球的天空進行了觀察，探測到30萬個之前沒有發現過的光源——被認為是遙遠的星系。
  • 哈勃最新發現:令人嘆為觀止的螺旋星系
    哈勃太空望遠鏡在對銀河系附近約145個碟狀星系的中心區域進行掃描時，在距離我們約3000萬光年遠的獅子座中發現了螺旋星系「NGC 2903」。宇宙中很少有天體能像螺旋星系那樣具有標誌性的外貌特徵——這些引人注目的天體將若干天文奇觀融為一體，創造出了一幕幕著實讓人敬畏仰望的壯闊景觀。
  • 早期星系打破了低氧記錄
    通過將斯巴魯望遠鏡捕獲的大數據與機器學習的力量相結合而獲得的新結果發現，一個星系具有極低的氧豐度，打破了此前最低氧豐度的記錄。測得的氧豐度表明該星系中的大多數恆星是最近才形成的。為了了解星系的演化，天文學家需要研究處於形成和演化各個階段的星系。現代宇宙中的大多數星系都是成熟的星系，但是標準宇宙學預測，現代宇宙早期仍會存在一些星系。
  • 宇宙中最大的星系,比銀河系要大幾十萬倍,宇宙一直讓我們感慨
    在我們說，什麼IC代表，而不是智慧卡或集成電路，這是指19世紀到20世紀早期出版的《補編天文工具目錄》的索引目錄。銀河系是一個螺旋星系中的棒旋星系。星星，氣體，我們更熟悉，跳躍。現在我們知道這些條件對銀河系的使用是什麼，IC1101，完全滿足。老實說，天文學家現在對這方面了解不多。銀河系是一個典型的中型旋渦星系。在人類所知的最大數量的星系前面，並不是真正意義上的。
  • 銀河系之外的星系有多奇怪？盤點10個特別的星系
    圖文無關研究人員說，在宇宙歷史的早期，發現這樣一個星系，挑戰了目前對星系形成和演化的認識除了殭屍星系，宇宙要製造出了一些更加怪異的食人族星系，宇宙間充滿食人族星系，天文學家一直懷疑像銀河系這樣的大劑量星系，之所以隨著時間的推移，變得如此之大，是因為吞噬了周圍更小的星系。
  • 【天文物理】天文學家發現宇宙第二古老星系,超高齡 128 億歲
    天文學家再度發現天體物理學中的神話存在，證實宇宙已知的第二個超古老星系「G09 83808」成形於大爆炸後 10 億年內，提供科學家對早期宇宙更獨特的見解。美國研究團隊表示，想觀測到大爆炸 10 億年內的宇宙天體，除了仰賴強大的望遠鏡，愛因斯坦在廣義相對論中敘述的「重力透鏡效應」也功不可沒。
  • 宇宙早期的銀河系類似物
    ：它具有中央增厚，旋轉並且具有螺旋臂。現在，天文學家第一次在早期宇宙中發現了一個星系，該星系已經具有這三個特徵中的兩個-旋轉和增厚。這個星系距離大爆炸僅14億年，距今已有120億光年遠。因此，它是銀河系最遙遠的圖像-並引起意外。因為按照目前的模型，這樣的早期星系應該更加混亂和湍流。
  • 有圖有真相,宇宙中最奇怪的15個星系
    這個星系是一個棒形的螺旋星系，它的恆星組成了一個中心呈棒形的螺旋形狀，並有一個彎折：像水母觸手一樣飄蕩的恆星流。丟失的物質？2018年，哈勃太空望遠鏡發現了一個從未見過的東西：一個幾乎沒有暗物質的星系。這一發現立即引起了人們的注意。
  • 為什麼說銀河系是一個螺旋星系?
    螺旋星系是具有漩渦結構的河外星系，在哈勃的星系分類中用S代表。    螺旋星系的螺旋形狀，最早是在1845年觀測獵犬座星系M51時發現的。    這個扭曲的螺旋星系（ESO 510-G13）是與另一個星系碰撞的結果，而另一個星系完全被吸收掉了，這種過程通常需要耗費數百萬年的時間。
  • 宇宙早期宇稱是否守恆?利用星系角動量來檢驗
    既然對稱性在微觀尺度被完全破壞，那麼在宏觀的宇宙呢？宇宙早期微觀尺度的對稱性破缺（parity violation）會不會在今天的天體物理尺度上留下可觀測的印記？為了解答這些令人好奇的問題，研究團隊試圖通過宇宙大尺度結構來重構宇宙早期可能出現的對稱性破缺，如手性（chirality）不對稱、螺旋性（helicity）不對稱。宇宙大尺度結構是觀測到的星系在宇宙空間中的三維分布。
  • 研究發現宇宙膨脹率快了10%!每百萬秒差距高達326萬光年!
    自20世紀20年代初，天文學家哈勃就得出結論宇宙在不斷膨脹，隨後科學家經過觀測證實宇宙不僅在膨脹，而且在加速膨脹！這是地面望遠鏡拍攝到的大麥哲倫星雲，它是我們銀河系的一個衛星星系。我們知道宇宙在膨脹，並且膨脹率在逐漸加快，這表明天文學家們可能不得不將一些新的物理學知識納入他們的宇宙運行理論中。根據一項新研究，修正後的膨脹率比大爆炸後不久觀測到的宇宙軌道預測的膨脹率快10%左右。該研究還顯著降低了這種差異是巧合的概率，從3000分之一降至10萬分之一。