2025-12-20 18:11:48

科学家发现宇宙中最大的旋转结构之一，规模达数百万光年

摘要

12 月 13 日消息，牛津大学牵头的国际团队在距地球 1 4 亿光年外，发现了一个长 550 万光年、宽 11 7 万光年的“剃刀般纤薄”星

12 月 13 日消息，牛津大学牵头的国际团队在距地球 1.4 亿光年外，发现了一个长 550 万光年、宽 11.7 万光年的“剃刀般纤薄”星系链，这也是迄今观察到宇宙中最大的旋转结构之一。

它被称为“宇宙流动的化石记录”，该结构内逾 14 个富氢星系呈现同向自转，其所在宇宙纤维整体旋转速度达每秒 110 公里，这一现象将改写星系自转起源理论，为研究早期宇宙星系形成提供了全新视角。相关成果已于 2025 年 12 月 4 日刊发在《皇家天文学会月报》上。

宇宙丝状体是宇宙中已知最大的结构类型，是由星系和暗物质组成的细长网络，承载着宇宙物质与角动量传输功能，可以说充当着物质和动量流向星系的“高速公路”。

科研团队通过南非 MeerKAT 射电望远镜阵列，结合暗能量光谱仪和斯隆数字巡天的光学观测结果，首次捕捉到纤维整体旋转证据。

在此次研究中，科学家在一条长约 5000 万光年的巨大丝状体内部，识别出一个异常狭长的子结构：14 个富含氢气的星系排列成一条长度约 550 万光年、宽度仅约 11.7 万光年的细长星系链。这一“刀锋般薄”的星系结构嵌套在一个包含 280 多个星系的更大丝状体之中，其形态和动力学特征均十分罕见。

研究人员发现，该区域内许多星系的自转方向与丝状体整体的旋转方向高度一致，出现概率显著高于随机分布的预期。这一结果对当前关于星系如何获得角动量的理论模型提出了挑战。

进一步分析显示，丝状体脊线两侧的星系呈现相反方向的运动，表明整个结构本身正在发生旋转。通过动力学模型推算，研究团队估计该丝状体的旋转速度约为每秒 110 公里，其致密核心区域半径约为 50 千秒差距（约 16.3 万光年）。

论文共同第一作者、牛津大学物理系的莱尔・容（Lyla Jung）博士表示，这一结构的独特之处不仅在于尺度巨大，更在于星系自转与整体旋转的双重一致性。她将其比喻为游乐园中的“旋转茶杯”：

这就如同游乐园的旋转茶杯 —— 每个星系是自转的茶杯，而整条纤维是旋转平台，双重运动揭示了星系自转源于大尺度宇宙结构的角动量传递。

研究人员指出，该丝状体似乎仍处于相对年轻、未被严重扰动的阶段，其内部运动较为平缓，属于“动力学冷”的状态。

这些星系富含中性氢气，而氢气正是恒星形成的关键原料。氢气含量高意味着星系仍在积累或保留形成恒星所需的物质。

同时，中性氢对运动扰动十分敏感，因此成为追踪宇宙丝状体中气体流动的理想示踪物。通过研究这些气体如何沿丝状体输送至星系，科学家可以更深入理解角动量在宇宙大尺度结构中的传递机制，以及其对星系形态、自转和恒星形成的影响。

论文共同第一作者、剑桥大学天文研究所与牛津大学联合任职的玛达琳娜・图朵拉琪（Madalina Tudorache）博士指出，这一丝状体就像一份“宇宙流动的化石记录”，有助于重建星系随时间演化和获取自转的过程。“这些氢原子对运动极其敏感，如同示踪剂般揭示气体如何沿宇宙纤维输送给星系，进而影响星系形态与恒星形成。”

这一发现对人类现有理论提出三大挑战：