星系团动力学研究获进展

    在等级结构形成的宇宙学框架下，潮汐力矩理论预言：原初密度扰动在非线性塌缩前会受到周围非均匀物质分布的潮汐作用，并获得角动量。作为宇宙中最大的维里化结构，星系团自旋蕴含着其形成、动力学、大尺度结构影响等关键信息。此前观测大多聚焦于单个或少量星系团样本的自旋研究，缺乏统一的统计框架。 

近日，中国科学院上海天文台研究团队在星系团角动量研究中取得进展。研究团队利用斯隆数字化巡天（SDSS）的大样本光谱数据，系统揭示了星系团在天球投影平面上呈现明显的自旋一致性，为学界深入理解星系团尺度动力学特性提供了新的观测线索。同时，该研究基于大样本星系团的光谱观测数据，实现了对星系团相干自转的观测性统计探测。

研究团队提出了一种简单且可复现的红移—半球法，即通过投影平面内两个区域（由试验轴划分）成员星系红移差异最大化的方向，为每个星系团识别出投影自旋轴，实现了对星系团相干自转的观测性统计探测。同时，团队选取了两组公开的星系群目录，并分别基于不同算法构建。这排除了星系群分类算法的影响，进而筛选出对应的星系团样本进行分析。研究发现，观测到的自旋信号分布与随机对照组存在明显偏离，这证实了星系团的相干旋转。分析进一步揭示，旋转速度随星系团质量增加而上升。

该研究凸显了星系团作为中间尺度环境，在宇宙大尺度纤维结构向小尺度星系输送角动量过程中的“中继站”功能，并初步探索了角动量如何在跨越数个量级的宇宙空间尺度上被吸积、维持及重新分布的物理机制。

相关研究成果发表在《天体物理学快报》（The Astrophysical Journal Letters）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会、中国载人航天工程、上海市的支持。

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星系团自旋轴示意图

    左上图：星系团自旋信号的累积分布；右上图：星系团旋转速度—质量关系；左下图：星系团自旋与中央星系自旋的关联；右下图：星系团自旋与邻近大尺度纤维结构轴的关联