2024年10月,《自然·天文学》期刊刊登了一项颠覆传统认知的发现——由多国天文学家组成的国际团队,通过詹姆斯·韦伯空间望远镜(JWST)与哈勃空间望远镜联合观测,在距离地球14亿光年的Abell 3827星系群中,发现14个星系正围绕一条看不见的轴线同步旋转,其旋转方向、角速度呈现出惊人的一致性。这一现象完全违背了目前主流的宇宙学模型,让科学家直呼“超出理解范围”。
此次观测始于2023年,研究团队最初旨在分析Abell 3827星系群的引力透镜效应。该星系群包含约50个星系,质量相当于10万亿个太阳,因引力强大能扭曲背景光线。在对观测数据进行三维建模时,研究者意外发现:其中14个螺旋星系的旋转角动量矢量高度集中,形成一条贯穿星系群核心的无形轴线,轴线两端延伸超过300万光年。更令人震惊的是,这些星系的旋转周期存在微妙关联——距离轴线越近的星系旋转越快,仿佛受到某种统一的“引力指挥”。
按照现有宇宙学理论,星系的旋转方向应是随机的。大爆炸后,宇宙中的物质通过引力逐渐聚集形成星系,其旋转方向由早期物质分布的微小涨落决定,不同星系的旋转角动量矢量应呈现各向同性分布。但此次发现的14个星系,旋转方向的一致性概率低于千万分之一,排除了偶然因素。荷兰莱顿大学天体物理学家莉娜·霍夫曼博士表示:“这就像在操场上看到14个陀螺同时绕同一根看不见的杆子旋转,我们从未见过如此规整的星系运动模式。”
为解释这一诡异现象,科学家提出三种假说。第一种是“暗物质晕牵引论”:Abell 3827星系群可能被一个巨型丝状暗物质结构包裹,暗物质的引力形成无形“轨道”,牵引星系同步旋转。但目前观测到的暗物质分布无法解释轴线的高度定向性。第二种是“早期宇宙湍流残留论”:宇宙诞生初期的高密度湍流可能形成定向引力场,导致星系群在形成时就具备统一旋转趋势,但这种湍流效应在14亿光年后仍能维持同步,超出了现有流体力学模型的解释范围。第三种是“引力共振效应”:星系群核心的超大质量黑洞可能通过引力波与周围星系形成共振,从而协调其旋转,但黑洞的引力影响范围远不足以覆盖300万光年的尺度。
此次发现还带来一个关键问题:这种同步旋转是否普遍存在?研究团队已启动对其他10个类似质量星系群的观测,目前初步数据显示,Abell 611星系群中也存在6个星系呈现弱同步旋转迹象。若这一现象被证实具有普遍性,将迫使科学家重新审视宇宙大尺度结构的形成理论,甚至可能需要修正广义相对论中关于引力传播的部分假设。
中国科学院国家天文台研究员张承民指出:“这一发现或许能为‘宇宙网状结构’理论提供新证据。暗物质可能以更复杂的丝状网络连接宇宙,星系就像串在暗物质丝上的珠子,其运动受网络结构约束。”未来,随着韦伯望远镜后续观测数据的释放,以及欧洲极大望远镜(E-ELT)的投入使用,科学家有望更清晰地解析星系群的暗物质分布,揭开这条“无形轴线”的神秘面纱。这一诡异的宇宙现象,不仅挑战着人类对宇宙的认知,也为探索暗物质、暗能量等前沿领域打开了新窗口。