堪萨斯州立大学的一项研究显示，一项对20多万个螺旋星系的分析揭示了星系自旋方向之间出人意料的联系，由这些联系形成的结构可能表明，早期宇宙可能一直在旋转。利奥尔·沙米尔(Lior Shamir)是一名计算天文学家和计算机科学家，他在2020年6月举行的第236届美国天文学会会议上公布了这一发现。这一发现意义重大，因为这些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正在没有特定方向地膨胀，其中的星系分布也没有特定的宇宙学结构。但是沙米尔对20多万个螺旋星系的几何模式观察表明，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，宇宙不同部分的螺旋星系，被空间和时间分开，通过它们旋转的方向相互关联。
同为K-State计算机科学副教授的沙米尔说：天文学中的数据，科学不仅使天文学研究更具成本效益，还让我们能够以一种完全不同的方式观察宇宙。螺旋星系分布所表现出的几何图案是清晰的，但只有在分析非常大量的天文物体时才能观察到。螺旋星系是一个独特的天文系统，因为它的视觉外观取决于观测者的视角。例如，一个从地球上观察时顺时针旋转的螺旋星系，当观测者位于该星系的另一边时，似乎是逆时针旋转。
如果宇宙是各向同性的，并且没有特殊结构（正如之前天文学家预测的那样）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，沙米尔用现代望远镜的数据证明情况并非如此。用传统望远镜，计算宇宙中的星系是一项艰巨任务。但现代机器人望远镜，如斯隆数字天空勘测(SDSS)和全景勘测望远镜和快速响应系统(Pan-STARRS)，能够在观测天空时自动拍摄数百万星系的图像。
然后，机器视觉可以根据星系的旋转方向对数百万个星系进行排序，速度比任何人或一组人都要快得多。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并不等于逆时针旋转的星系数量。根据沙米尔的研究，差别很小，仅略高于2%，但随着星系数量的增加，偶然出现这种不对称的可能性不到10亿分之一到40亿分之一。这些图案的跨度超过40亿光年，但在这个范围内的不对称性并不均匀。
如果宇宙有轴
研究发现，星系离地球越远，不对称性越高，这表明早期宇宙比现在的宇宙更一致，更不混乱。但是，这些模式不仅表明宇宙不对称，而且研究还表明宇宙不对称在宇宙的不同部分发生变化，差异表现出一种独特的多极模式。如果宇宙有轴，它就不是像旋转木马那样简单的单一轴，这是多个轴的复杂排列，也有一定的漂移。
宇宙多极的概念并不新鲜，之前的天基天文台，如宇宙背景探测器(COBE)卫星；威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)任务；以及普朗克天文台观测显示：宇宙微波背景，即来自非常早期宇宙的电磁辐射，也显示出多个极。但宇宙微波背景的测量对前景污染(如银河系的障碍)很敏感，无法显示这些极点是如何随着时间的推移而变化。
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方法。在特定磁场中，可以阻碍一个方向旋转的星系，必然也会阻碍以相反方向旋转的星系，而没有任何错误或污染可以通过这种独特、复杂和一致的模式表现出来。
博科园｜研究/来自：堪萨斯州立大学/美国天文学会会议
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