韦布望远镜新发现：星系旋转有偏好方向，暗示宇宙可能诞生于黑洞

IT之家 3 月 13 日消息，自 2022 年夏季开始观测宇宙以来，耗资 100 亿美元的詹姆斯・韦布空间望远镜（JWST）彻底改变了我们对早期宇宙的认知。然而，其最新发现可能会让天文学家们陷入困惑，因为这一发现似乎暗示着我们周围的一切可能被困在一个黑洞之中。

詹姆斯・韦布空间望远镜观测到的星系，其中朝一个方向旋转的用红色圈出，朝另一个方向旋转的用蓝色圈出

IT之家注意到，在一项名为“詹姆斯・韦布空间望远镜高级深空河外星系调查”（JADES）的研究中，JWST 对 263 个星系的观测发现了一个奇特的现象：大多数深空区域以及早期星系的旋转方向呈现出一致性。具体而言，约三分之二的星系呈顺时针旋转，而剩下的三分之一则呈逆时针旋转。在一个随机的宇宙中，科学家们原本预期星系的旋转方向应该是各占 50%。这一新发现表明，星系的旋转可能存在一个偏好的方向。

对于这一现象的成因，目前尚无定论，但研究团队提出了两种主要的可能解释。JADES 团队负责人、卡尔・R・艾斯工程学院计算机科学副教授利奥尔・沙米尔表示：“一种解释是宇宙诞生时就处于旋转状态。这一解释与黑洞宇宙学理论相符，该理论认为整个宇宙可能是某个更大母宇宙中一个黑洞的内部。”

如果宇宙确实是在旋转状态下诞生的，那么现有的宇宙理论将被证明是不完整的。黑洞宇宙学，也被称为“史瓦西宇宙学”，最早由理论物理学家拉杰・库马尔・帕特里亚和数学家 I.J.古德提出。该理论认为，我们所观测到的宇宙可能是一个更大母宇宙中黑洞的内部。按照这一理论，黑洞的“史瓦西半径”，也就是人们熟知的“事件视界”（即任何物质甚至光线都无法从中逃逸的边界），同时也是可见宇宙的边界。

这一理论还意味着，我们宇宙中的每一个黑洞都可能是通往另一个“子宇宙”的门户。这些子宇宙对我们来说是不可观测的，因为它们也处于事件视界之后，这是一个单向的光陷阱，光线无法从中逃逸，因此信息也无法从黑洞内部传递到外部观察者。这一理论得到了纽黑文大学波兰理论物理学家尼科德姆・波普拉夫斯基的支持。

一幅插图展示了婴儿宇宙密封在黑洞的事件视界内

黑洞是由大质量恒星核心坍缩形成的，其核心物质的密度远远超过已知宇宙中的任何物质。在波普拉夫斯基的理论中，最终，物质的扭转（即物质的扭曲和旋转）与自旋之间的耦合变得非常强，从而阻止了物质无限压缩成奇点。他向 Space.com 解释说：“物质反而达到了一个有限的、极其大的密度，停止坍缩，像被压缩的弹簧一样反弹，并开始迅速膨胀。在这个状态下，极强的引力导致了强烈的粒子产生，使黑洞内部的质量增加了许多数量级，并增强了推动反弹的引力排斥力。”

这位科学家进一步指出，这种大反弹后的快速反弹可能是导致我们宇宙膨胀的原因，也就是我们现在所称的大爆炸。他说：“这产生了一个有限的宇宙膨胀时期，这解释了为什么我们今天观测到的宇宙在最大尺度上是平坦的、均匀的和各向同性的。”

“在爱因斯坦广义相对论的扩展理论中，引力的扭转为这种理论提供了一个合理的解释，即每个黑洞都会在其内部产生一个新的子宇宙，并成为一个爱因斯坦-罗森桥，也就是连接这个宇宙和黑洞所在母宇宙的‘虫洞’。”在新宇宙中，根据这一理论，母宇宙看起来像是新宇宙唯一白洞的另一侧。白洞是一个无法从外部进入的区域，可以被视为黑洞的反面。

一幅通往新宇宙的虫洞插图

波普拉夫斯基继续说道：“因此，我们自己的宇宙可能是另一个宇宙中某个黑洞的内部。物质通过黑洞的边界，即事件视界，只能单向运动，这在事件视界处以及整个子宇宙中都产生了过去和未来的不对称性。因此，这样的宇宙中的时间箭头将通过扭转从母宇宙继承而来。”

对于 JWST 的新发现，波普拉夫斯基表示：“如果我们的宇宙有一个偏好的轴，那将是非常有趣的。这样的轴可以通过我们的宇宙是在某个母宇宙中某个黑洞的事件视界另一侧诞生的理论来自然解释。”

他补充说，黑洞是由恒星或星系中心形成的，也可能是在球状星团中形成的，而它们都处于旋转状态。这意味着黑洞也会旋转，而黑洞的旋转轴将影响由黑洞创造的宇宙，并表现为一个偏好的轴。

詹姆斯・韦布空间望远镜观测到的螺旋星系。蓝色圆圈标记的星系与银河系的旋转方向相反，红色圆圈标记的星系与银河系的旋转方向相同

“我认为，宇宙在旋转黑洞中诞生是最简单的解释。时空扭转提供了一种最自然的机制，避免了黑洞中的奇点，而是创造了一个新的封闭宇宙。”波普拉夫斯基继续说道，“我们宇宙中的偏好的轴，继承自其母黑洞的旋转轴，可能影响了星系的旋转动力学，从而产生了观测到的顺时针-逆时针不对称性。JWST 发现星系在一个偏好的方向上旋转将支持黑洞创造新宇宙的理论，如果这些发现得到证实，我将非常兴奋。”

另一种对 JWST 观测到星系在一个方向上过度旋转的解释可能是，我们银河系自身的旋转导致了这一现象。

此前，科学家们认为我们银河系的旋转速度太慢，不会对 JWST 的观测产生不可忽视的影响。如果事实确实如此，沙米尔总结道：“我们将需要重新校准对深空宇宙的距离测量。重新校准距离测量也可以解释宇宙学中一些其他未解之谜，例如宇宙膨胀率的差异，以及根据现有距离测量，一些大型星系的年龄预计将超过宇宙本身的年龄。”

该团队的研究成果于本月发表在《皇家天文学会月刊》上。