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近日中國科學院上海天文臺王鵬青年研究員帶領的科研團隊在星系角動量研究領域取得重要進展，該團隊利用MaNGA積分視場光譜巡天數據和斯隆數字巡天（SDSS）數據，首次發現：小質量旋渦星系的角動量方向與大尺度纖維結構的旋轉角動量方向表現出反方向關聯（Ant-parallel），相關成果于2025年7月5日在線發表在國際天文學學術期刊《天體物理雜志快報》（The Astrophysical Journal Letters）上，為深入理解大尺度宇宙環境如何影響星系角動量形成和演化提供了新的觀測線索。

宇宙在大尺度上（橫跨上千萬光年的百萬秒差距/Mpc尺度）由節點（knots）、纖維（filaments）、墻（walls/sheets）和空洞（voids）等結構組成。根據潮汐力矩理論，星系的角動量源于其所在引力場中潮汐力矩的作用。由于大尺度引力潮汐場的分布由物質分布決定，因此研究星系角動量分布與大尺度結構的統計關聯，對于驗證潮汐場驅動星系角動量演化的具體機制至關重要。圖一展示了星系角動量在大尺度環境下的關聯示意圖。

圖一?星系角動量和大尺度環境關聯的示意圖。

該研究創新性地將纖維結構視為動態旋轉實體，而非靜態結構，參考“擴展閱讀”中關于纖維結構自旋信號的首次發現。研究人員利用MaNGA數據重構了星系內物質的動力學角動量，并基于SDSS數據重構了大尺度纖維結構，計算了纖維結構繞其中心軸的旋轉角動量。這是同類研究中首次考慮纖維結構本身的運動信息。

科研團隊篩選出旋轉顯著、角動量測量可靠的旋渦星系樣本進行分析。研究發現，對于小質量旋渦星系（圖二上圖藍線所示），其角動量方向表現出與纖維結構角動量方向明顯的反向趨勢；而大質量旋渦星系（圖二上圖紅線所示）的角動量方向則接近隨機分布。進一步分析揭示（圖二下左圖），大質量星系通常更靠近纖維結構中心區域，小質量星系則多分布于外圍。同時，在“動力學較冷”（即旋轉運動主導而非隨機運動主導）的纖維結構中，這種角動量的反向趨勢表現得尤為顯著（圖二下右圖）。

圖二?上圖：星系角動量與纖維角動量夾角余弦值分布及統計顯著性。左/右圖分別為恒星/氣體角動量的結果，陰影區表示隨機分布范圍。下圖：不同質量星系樣本到纖維中心的平均距離（左圖）；不同動力學溫度纖維結構中角動量反向趨勢的對比（右圖）

此項研究首次將纖維結構的動力學性質納入星系角動量研究的考量，為揭示宇宙不同尺度上引力相互作用的本質提供了寶貴的觀測依據。該研究團隊正基于此發現開展數值模擬研究，以期在未來構建更完善的星系角動量構建與演化的物理模型。

該研究由中國科學院上海天文臺主導，聯合南京大學、浙江大學、廈門大學共同完成，是一支完全由國內年輕團隊主導，論文第一作者是上海天文臺碩士二年級汪昊達，通訊作者是上海天文臺王鵬青年研究員。該研究得到了國家自然科學基金委面上項目、中國載人航天工程巡天空間望遠鏡專項科學研究、上海市啟明星（A類）項目的經費資助。

論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ade6fe

擴展閱讀：上海天文臺研究團隊參與的中德合作項目在宇宙大尺度結構研究中取得進展https://shao.cas.cn/2020Ver/xwdt/kyjz/202106/t20210618_6114300.html

科學聯系人：王鵬，pwang@shao.ac.cn