研究速读

宇宙中的星系和暗物质晕为何能够旋转？这是现代天体物理学长期关注的重要问题。近日，厦门大学天文学系于浩然教授团队在《自然·天文学》（Nature Astronomy）发表研究成果，首次在观测星系中高显著性探测到原初潮汐扭矩留下的角动量印记，验证了潮汐扭矩理论关于角动量获取尺度随暗物质晕质量变化的重要预言，为这一提出近 50 年的经典理论提供了迄今最直接、最显著的观测证据。该成果发表后受到国际学术界广泛关注，美国《Science》杂志官网 News 栏目以专题报道形式介绍了这项工作，评价其为 "探测星系原初角动量印记的迄今最佳证据"，认为该研究建立了现今星系角动量与宇宙早期物质分布之间的直接联系，为星系角动量研究开辟了新方向。  

图1. 研究团队结合ELUCID宇宙初始条件重构结果和MaNGA积分视场光谱巡天数据，在观测星系中探测到宇宙原初潮汐扭矩印记，建立了星系角动量与宇宙初始条件之间的直接观测联系。    

星系为何能够旋转？

长期以来，天文学家普遍认为星系和暗物质晕的角动量起源于宇宙早期原初密度涨落产生的潮汐扭矩作用。然而，在星系经历数百亿年的引力演化、并合和物质吸积之后，这一来自宇宙初始条件的信号是否仍然能够保留下来，一直缺乏直接的观测证据。

对星系大样本的运动学研究

研究团队利用MaNGA积分视场光谱巡天获得星系气体和恒星组分的二维速度场，精确测量了上千个近邻星系的角动量方向；随后结合ELUCID重构得到的宇宙初始密度场，通过拉格朗日空间重映射恢复星系宿主暗物质晕形成前所处的原初潮汐环境，并利用团队发展的角动量重构方法预测其原初角动量方向，最终将今天观测到的星系角动量与宇宙早期的原初潮汐场建立起直接联系。

来自星系大样本的证据

研究结果显示，中心椭圆星系气体组分的角动量方向与理论预测的原初角动量之间存在高度显著的相关性，统计显著性达到约7σ。更重要的是，研究发现角动量印记呈现出明确的质量依赖关系：随着暗物质晕质量增加，决定星系角动量起源的原初潮汐环境尺度也随之增大，与潮汐扭矩理论的预言高度一致。这是首次在观测上验证该理论关于角动量获取尺度质量依赖的重要预言。

“就像树木年轮能够记录过去的生长环境一样，星系的旋转方向也保存了部分来自宇宙诞生初期的信息。”研究团队表示，虽然星系经历了漫长而复杂的演化过程，但原初潮汐场留下的角动量印记并未完全消失，而是一直保留至今，并能够被现代大规模巡天观测探测到。该研究意味着星系角动量有望成为研究宇宙初始条件的新型探针，为精密宇宙学研究提供新的观测手段。

研究论文

论文作者包括：厦门大学博士研究生盛明捷（第一作者），厦门大学于浩然教授（通讯作者），南京师范大学鲍敏博士，厦门大学博士研究生陈冰航，厦门大学硕士研究生邵芳娜，北京师范大学郭琦教授，南京大学陈燕梅教授，中国科学技术大学王慧元教授，加拿大理论天体物理研究所彭威礼（Ue-Li Pen）教授，中国科学院国家天文台王杰研究员，上海交通大学杨小虎教授。研究得到国家自然科学基金资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41550-026-02948-w  

Science专题报道：

https://www.science.org/content/article/astrophysicists-find-best-evidence-yet-galaxies-get-some-spin-birth  

预印本arXiv：

https://arxiv.org/abs/2512.11383