重大突破

　　近日，由中科院紫金山天文台主持承担的中德国际合作项目“宇宙网络结构对星系性质的影响”取得重要进展。来自中国、德国和爱沙尼亚的学者利用斯隆星系巡天（SDSS）数据，分析宇宙大尺度纤维状结构（Cosmic Filaments）中星系的动力学特性，首次发现了宇宙大尺度纤维状结构的旋转信号。结果表明，角动量可以在大约上亿光年的大尺度上产生，这是以往所未预料到的。该进展以“Possible observational evidence that cosmic filaments spin”为题于2021年6月14日在线发表在天文期刊《自然天文学》（Nature Astronomy）杂志上。 

图1 纤维结构旋转艺术想象图，图片来自：AIP/ A. Khalatyan/ J. Fohlmeister 

　　研究团队利用斯隆星系巡天样本，通过使用复杂的映射方法，从星系分布找寻到纤维状结构。通过仔细测量纤维结构两侧星系的红移差异。发现其中一侧总是远离观测者，而另外一侧是靠近观察者。这表明，纤维结构显示出与旋转一致的清晰信号。 

图2 纤维结构（Filament）的旋转曲线。红线表示远离观测者的一侧，蓝线表示靠近观测者的一侧。 

　　在宇宙学背景下，如何产生角动量是宇宙学尚未解决的关键问题之一。在结构形成的标准模型中，当物质从低密度区域流向高密度区域时，早期宇宙中存在的小的高密度区域通过重力不稳定性增长。这种流动是无旋的: 早期宇宙中没有原始自转。因此，任何旋转都必须在结构形成的过程中产生。然而，目前对结构形成的理解能否预测纤维状结构本身是否也在旋转，尚不明确。这或许指引我们需要对当前结构形成理论做更加深刻的理解，亦或需要引进其他新的机制来解释这一结果。 

　　另外，纤维状结构在星系的形成和演化中起到了至关重要的作用。它们对星系自旋也有很强的影响，经常调节着星系及其暗物质晕旋转的方向。纤维结构本身旋转的发现表明，他们可能会影响其内部星系的角动量的起源和演化。 

　　论文第一和通讯作者王鹏毕业于紫金山天文台，目前在波茨坦天体物理研究所从事博士后研究。该工作得到了国家自然科学基金中德国际合作与交流项目、国家杰出青年基金 、重点项目以及中国空间站巡天望远镜科学研究项目的资助。 

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41550-021-01380-6 

　　科学联系人：康熙，kangxi@pmo.ac.cn