堪萨斯州立大学 星系自旋方向分布中四极的全天莫尔维德图
在这张图片中，不同的颜色意味着在天空的不同点有不同的宇宙四极的统计强度
学分:堪萨斯州立大学 根据堪萨斯州立大学的一项研究，对20多万个螺旋星系的分析揭示了星系旋转方向之间意想不到的联系，这些联系形成的结构可能表明早期宇宙可能在旋转
在2020年6月举行的第236届美国天文学会会议上，K-State计算天文学家兼计算机科学家利奥·沙米尔介绍了这一发现
这些发现意义重大，因为观测结果与之前关于宇宙大尺度结构的一些假设相冲突
自埃德温·哈勃时代以来，天文学家们一直认为宇宙膨胀没有特定的方向，其中的星系分布没有特定的宇宙结构
但是沙米尔最近对20多万个螺旋星系的几何图形的观察表明，宇宙可能有一个确定的结构，早期的宇宙可能一直在旋转
根据这项研究，这些星系的分布模式表明，被空间和时间分开的宇宙不同部分的螺旋星系，通过它们旋转的方向是相关的
“天文学中的数据科学不仅使天文学研究更具成本效益，而且还让我们能够以完全不同的方式观察宇宙，”沙米尔说，他也是一名计算机科学的K-State副教授
“螺旋星系的分布所展示的几何图形是清晰的，但只能在分析大量天体时才能观察到
" 螺旋星系是一种独特的天体，因为它的视觉外观取决于观察者的视角
例如，当从地球上观察时顺时针旋转的螺旋星系，当观察者位于该星系的另一侧时，它似乎逆时针旋转
如果宇宙是各向同性的，没有特定的结构——正如以前的天文学家所预测的那样——顺时针旋转的星系数量将大致等于逆时针旋转的星系数量
沙米尔利用现代望远镜的数据表明事实并非如此
用传统的望远镜，计算宇宙中的星系是一项艰巨的任务
但是现代机器人望远镜，如斯隆数字天空观测系统(SDSS)和全景观测望远镜和快速反应系统(泛星)，能够在观测天空时自动成像数百万个星系
机器视觉可以根据旋转方向对数百万个星系进行分类，其速度远远超过任何人或群体
当比较不同旋转方向的星系数量时，顺时针旋转的星系数量不等于逆时针旋转的星系数量
根据沙米尔的研究，差异很小，仅超过2%，但由于星系数量众多，偶然出现这种不对称的概率不到10亿到40亿
这些图案跨越40多亿光年，但在这个范围内的不对称性并不一致
这项研究发现，当星系离地球越来越远时，不对称性越来越高，这表明早期宇宙比现在的宇宙更加一致，也不那么混乱
但这些模式不仅表明宇宙是不对称的，而且表明宇宙不同部分的不对称性也发生了变化，这种差异表现出一种独特的多极模式
“如果宇宙有一个轴，它就不是像旋转木马一样简单的单轴，”沙米尔说
“这是一个复杂的多轴排列，也有一定的漂移
" 宇宙多极子的概念并不新鲜
以前的天基天文台——如宇宙背景探测器(COBE)卫星；威尔金森微波各向异性探测器或WMAP任务；普朗克天文台——显示宇宙微波背景，即来自早期宇宙的电磁辐射，也显示出多个极点
但是宇宙微波背景的测量对前景污染很敏感——比如银河系的阻塞——并且不能显示这些极点是如何随时间变化的
螺旋星系自旋方向之间的不对称性是一种对障碍物不敏感的测量
能阻碍星系在某一领域向一个方向旋转的东西，必然也会阻碍星系向相反方向旋转
沙米尔说:“通过这种独特、复杂和一致的模式，不会出现任何错误或污染。”
“我们有两个不同的天空观测显示完全相同的模式，即使星系完全不同
没有任何错误会导致这种情况
这就是我们生活的宇宙
这是我们的家
"
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