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这样自旋的宏观宇宙,科学家也感到诧异
来源:宇宙解码 | 2020/7/5 6:36:22 | 浏览:55 | 评论:0

我们知道,行星、恒星和星系都沿着旋转轴旋转。但宇宙本身是否也绕着一个或几个轴旋转,尽管其规模要大得多?现在,一位研究人员认为他的最新观察也许为这种可能性提供了证据。

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科学家们多年来一直提出宇宙诞生时具有旋转结构的观点,但这一观点引起了激烈的争论,因为它可能违反既定物理学中的一个基本概念:宇宙学原理。这一原理认为,同样的物理定律在宇宙中的任何地方都适用,在几亿光年的宇宙尺度上加起来,就形成了一个本质上随机的物质混合物。一个旋转的宇宙很可能在宇宙尺度上引起结构的各向异性和不对称性,因此违反了这一原则。

这个令人困惑的模型背后的基本前提是,早期宇宙的旋转有点像一个巨大而复杂的星系,它将这种动量转移到了古代和更现代的星系中。更重要的是,如果宇宙自转的迹象在更远的距离变得更加明显,从而在时间上更久远,这可能意味着早期宇宙有一个更为一致的结构,随着年龄的增长,它一直在不断地消失。这将意味着我们生活在一个越来越混乱的时代——不仅是在地球上,而且整个宇宙都是。

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Shamir用一种算法研究了这个假设,该算法对两个不同望远镜观测到的大约20万个螺旋星系的自旋方向进行了分类。研究结果“与先前的观测结果一致,这些观测结果显示了自旋方向相反的星系之间的不对称性”,这“可能是一个旋转宇宙的迹象”。

“根据宇宙学原理,一切都是星系和物质的随机混合体,你不应该看到任何结构。在这里,我们看到的是结构,其规模比我们所知道的任何天体物理结构都要大得多。统计信号和模式非常清晰。”

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然而,Shamir警告说,这个似乎符合四级结构的旋转宇宙模型,是对他所研究的观测数据的“相当奇特”的解释。他概述了一些关于不对称性的其他解释,并且在研究中“没有违反基本的宇宙学假设”,比如原始引力波。

他说:“如果宇宙诞生时是旋转的,那么应该有一些证据证明这一点。”他指出,他的研究为这个旋转宇宙模型提供了一个潜在的数据点。但这项新的研究“不是很有决定性的证据”,不应被视为“宇宙诞生于旋转的终极证据”

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换言之,就像多年来对宇宙学原理提出的其他挑战一样,要颠覆我们目前已得到充分证实的宇宙各向同性模型,还需要更多的研究。也就是说,Shamir的研究扩展了先前的观测,这些观测显示了顺时针和逆时针旋转的星系比例之间的不对称性,这可能指向宇宙自身更广泛的旋转。如果宇宙在大尺度上是各向同性的,如宇宙学原理所示,那么星系在任一方向旋转的几率应该是50/50。

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即便如此,下一代望远镜仍将收集更详细、更广泛的数据集,这些数据集可能证实或与这些结果相冲突。例如,根据Shamir的研究,智利的欧几里德太空望远镜或维拉·C·鲁宾天文台“将允许更强大的星系自旋数据收集”,“可以以更高的分辨率进行研究,以提供更精确的轮廓”。

当然,星系自旋方向的轻微不对称也可以用遥远的旋转宇宙的概念来解释。旋转宇宙模型也得到了最近在非常早期的宇宙中意外旋转的星系的观测的支持,这与那些认为这些星系需要几十亿年才能获得旋转动量的预测背道而驰。

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Shamir说:“去年,说一个星系在大爆炸发生15亿年后会被观测到旋转是相当疯狂的。“但现在我们看到它们了,它们甚至没有那么稀有。”更重要的是,Shamir发现在他对星系的观测中,自旋不对称在更大的距离和时间尺度上更为明显,这暗示着宇宙的这种推测性的旋转结构随着宇宙年龄的增长而逐渐减弱。如果这是真的,那就意味着随着时间的推移,宇宙变得越来越不规则。

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最终,一个违背宇宙学原理的旋转宇宙的概念将不得不被新的和更好的观测和模型所语境化,就像任何其他对既定物理学的挑战一样。这是一个相当疯狂的理论,但是宇宙学中的一切都是疯狂的。

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