3 月 13 日消息，自 2022 年夏季開始觀測宇宙以來，耗資 100 億美元的詹姆斯?韋布空間望遠鏡（JWST）徹底改變了我們對早期宇宙的認知。然而，其最新發現可能會讓天文學家們陷入困惑，因為這一發現似乎暗示著我們周圍的一切可能被困在一個黑洞之中。

詹姆斯?韋布空間望遠鏡觀測到的星系，其中朝一個方向旋轉的用紅色圈出，朝另一個方向旋轉的用藍色圈出

注意到，在一項名為“詹姆斯?韋布空間望遠鏡高級深空河外星系調查”（JADES）的研究中，JWST 對 263 個星系的觀測發現了一個奇特的現象：大多數深空區域以及早期星系的旋轉方向呈現出一致性。具體而言，約三分之二的星系呈順時針旋轉，而剩下的三分之一則呈逆時針旋轉。在一個隨機的宇宙中，科學家們原本預期星系的旋轉方向應該是各占 50%。這一新發現表明，星系的旋轉可能存在一個偏好的方向。

對于這一現象的成因，目前尚無定論，但研究團隊提出了兩種主要的可能解釋。JADES 團隊負責人、卡爾?R?艾斯工程學院計算機科學副教授利奧爾?沙米爾表示：“一種解釋是宇宙誕生時就處于旋轉狀態。這一解釋與黑洞宇宙學理論相符，該理論認為整個宇宙可能是某個更大母宇宙中一個黑洞的內部。”

如果宇宙確實是在旋轉狀態下誕生的，那么現有的宇宙理論將被證明是不完整的。黑洞宇宙學，也被稱為“史瓦西宇宙學”，最早由理論物理學家拉杰?庫馬爾?帕特里亞和數學家 I.J.古德提出。該理論認為，我們所觀測到的宇宙可能是一個更大母宇宙中黑洞的內部。按照這一理論，黑洞的“史瓦西半徑”，也就是人們熟知的“事件視界”（即任何物質甚至光線都無法從中逃逸的邊界），同時也是可見宇宙的邊界。

這一理論還意味著，我們宇宙中的每一個黑洞都可能是通往另一個“子宇宙”的門戶。這些子宇宙對我們來說是不可觀測的，因為它們也處于事件視界之后，這是一個單向的光陷阱，光線無法從中逃逸，因此信息也無法從黑洞內部傳遞到外部觀察者。這一理論得到了紐黑文大學波蘭理論物理學家尼科德姆?波普拉夫斯基的支持。

一幅插圖展示了嬰兒宇宙密封在黑洞的事件視界內

黑洞是由大質量恒星核心坍縮形成的，其核心物質的密度遠遠超過已知宇宙中的任何物質。在波普拉夫斯基的理論中，最終，物質的扭轉（即物質的扭曲和旋轉）與自旋之間的耦合變得非常強，從而阻止了物質無限壓縮成奇點。他向 Space.com解釋說：“物質反而達到了一個有限的、極其大的密度，停止坍縮，像被壓縮的彈簧一樣反彈，并開始迅速膨脹。在這個狀態下，極強的引力導致了強烈的粒子產生，使黑洞內部的質量增加了許多數量級，并增強了推動反彈的引力排斥力。”

這位科學家進一步指出，這種大反彈后的快速反彈可能是導致我們宇宙膨脹的原因，也就是我們現在所稱的大爆炸。他說：“這產生了一個有限的宇宙膨脹時期，這解釋了為什么我們今天觀測到的宇宙在最大尺度上是平坦的、均勻的和各向同性的。”

“在愛因斯坦廣義相對論的擴展理論中，引力的扭轉為這種理論提供了一個合理的解釋，即每個黑洞都會在其內部產生一個新的子宇宙，并成為一個愛因斯坦-羅森橋，也就是連接這個宇宙和黑洞所在母宇宙的‘蟲洞’。”在新宇宙中，根據這一理論，母宇宙看起來像是新宇宙唯一白洞的另一側。白洞是一個無法從外部進入的區域，可以被視為黑洞的反面。

一幅通往新宇宙的蟲洞插圖

波普拉夫斯基繼續說道：“因此，我們自己的宇宙可能是另一個宇宙中某個黑洞的內部。物質通過黑洞的邊界，即事件視界，只能單向運動，這在事件視界處以及整個子宇宙中都產生了過去和未來的不對稱性。因此，這樣的宇宙中的時間箭頭將通過扭轉從母宇宙繼承而來。”

對于 JWST 的新發現，波普拉夫斯基表示：“如果我們的宇宙有一個偏好的軸，那將是非常有趣的。這樣的軸可以通過我們的宇宙是在某個母宇宙中某個黑洞的事件視界另一側誕生的理論來自然解釋。”

他補充說，黑洞是由恒星或星系中心形成的，也可能是在球狀星團中形成的，而它們都處于旋轉狀態。這意味著黑洞也會旋轉，而黑洞的旋轉軸將影響由黑洞創造的宇宙，并表現為一個偏好的軸。

詹姆斯?韋布空間望遠鏡觀測到的螺旋星系。藍色圓圈標記的星系與銀河系的旋轉方向相反，紅色圓圈標記的星系與銀河系的旋轉方向相同

“我認為，宇宙在旋轉黑洞中誕生是最簡單的解釋。時空扭轉提供了一種最自然的機制，避免了黑洞中的奇點，而是創造了一個新的封閉宇宙。”波普拉夫斯基繼續說道，“我們宇宙中的偏好的軸，繼承自其母黑洞的旋轉軸，可能影響了星系的旋轉動力學，從而產生了觀測到的順時針-逆時針不對稱性。JWST 發現星系在一個偏好的方向上旋轉將支持黑洞創造新宇宙的理論，如果這些發現得到證實，我將非常興奮。”

另一種對 JWST 觀測到星系在一個方向上過度旋轉的解釋可能是，我們銀河系自身的旋轉導致了這一現象。

此前，科學家們認為我們銀河系的旋轉速度太慢，不會對 JWST 的觀測產生不可忽視的影響。如果事實確實如此，沙米爾總結道：“我們將需要重新校準對深空宇宙的距離測量。重新校準距離測量也可以解釋宇宙學中一些其他未解之謎，例如宇宙膨脹率的差異，以及根據現有距離測量，一些大型星系的年齡預計將超過宇宙本身的年齡。”

該團隊的研究成果于本月發表在《皇家天文學會月刊》上。