文摘
收集前所未有的大量的天文数据的能力使得nomical数据使得stu科学问题是不切实际的研究在pre-information时代。本研究使用大型数据集由四个不同的机器人望远镜收集概要的大规模分布螺旋星系的旋转方向。这些数据集覆盖北半球和南半球,除了从太空的哈勃太空望远镜获得的数据。数据被一个完全对称的自动标注算法,以及手动通过一个长期劳动密集型的过程,导致近的数据集星系。不对称分布的数据显示可能的组合的自旋方向,和之间的模式达成不同的望远镜。档案还同意使用自动或人工注释的星系时,显示大规模的模式非常相似。结合所有数据从望远镜允许迄今最全面的分析方面的星系和足迹大小的数量。结果显示统计上显著的概要文件,所有的望远镜是一致的。在这项研究中使用的仪器是DECam, HST, SDSS,之一。本文还讨论了可能的偏见的来源和分析的设计之前的研究显示不同的结果。需要进一步的研究来理解和验证这些初步观察。
1。介绍
虽然cosmological-scale各向同性是宇宙学的基本假定,多个观测使用不同的调查表明大规模的各向异性的证据。除了各向异性在宇宙微波背景辐射(CMB) (1- - - - - -7报道了),大规模的各向异性分布的分析短伽马射线爆发(8],Ia超新星[9,10],LX-T扩展[11),(12),暗能量(13- - - - - -16],高能宇宙射线[17],类星体[18,19),和星系形态类型的频率20.]。另一个特定的观察,违背了宇宙各向同性假设是招商银行的存在冷点(21- - - - - -23]。相关性高和宇宙微波背景辐射偶极子也被报道12,24]。
大规模的观察各向异性,特别是在宇宙微波背景各向异性,导致从标准宇宙学模型转变。解释包括原生各向异性真空压力(25],双通胀[26),暗能量(27通货膨胀(前),收缩28),多个真空(29日],和spinor-driven通胀[30.]。一些有关宇宙的几何解释,如椭圆形宇宙[2,31日- - - - - -34),和宇宙旋转(35- - - - - -40),大规模的各向异性预计展览本身通过cosmological-scale轴。
cosmological-scale轴的存在也与大爆炸理论,如全息(41,42),和黑洞宇宙学43- - - - - -45),这也是有关宇宙学平坦空间(46,47]。这些理论解释宇宙膨胀而不需要暗能量。另一方面,其他宇宙模型表明,暗能量本身是各向异性的可能性不能排除(13,14]。
本研究重点是调查螺旋星系的旋转方向。一个螺旋星系是一个独特的银河系外的对象,它的视觉外观对观察者的角度很敏感。星系的旋转方向是一致在细丝宇宙网络(48),但在星系的旋转方向对齐时也被观察到的星系相互远离引力相互作用[49,50]。之间的显著相关性还发现星系的旋转方向和宇宙的初始条件,提出星系旋转方向为探针研究早期宇宙[51]。这些链接被定义为“神秘的”(50),自旋方向的螺旋星系的分布在宇宙中仍然是未知的。
在过去的四十年里,几项研究提供了证据的非随机分布在螺旋星系的自转方向这些研究工作早在1980年开始的52较小的数据集的几百螺旋星系,与92%的肯定,发现非随机分布(52]。自动生成大型天文望远镜的部署数据库,其他的研究证据显示使用较大的数据集的星系也非随机分布(49,50,53- - - - - -65年]。另一方面,其他之前的研究认为,星系旋转方向随机分布(66年- - - - - -69年]。这些研究进行了描述和分析5这篇论文。
不同研究结果之间的分歧加深进一步分析大规模分布的星系旋转方向。先前的研究,是否认为分布是随机的,收集所有星系被分析分析,使用同样的仪器,这限制了这些数据集的大小。更重要的是,从单个仪器分析数据限制了数据集的大小足迹。确定分布的性质,因此需要分析大型数据集的星系,涵盖了相对较大的足迹的北半球和南半球。大量的星系也可以使足够的统计学意义,以确定自旋方向的分布是随机的。
这里,数据从几个不同的仪器用于先前的研究61年,62年,64年,65年)结合成一个单一的大型数据集,数据集提供了一个近10星系和一个更大的足迹相比其他数据集用于这一目的。这种“荟萃分析”提供了一个更准确的资料相比,分析基于数据集规模较小的脚印。联合数据集的剖面观察也观察到的资料相比单一仪器收集的数据集。除了分析可能的偶极子轴完成(65年),文章还分析了四极对齐。
2。数据
从四个不同的望远镜收集到的数据。这些包括暗能量相机(DECam),斯隆数字巡天(SDSS),全景巡天望远镜和快速反应系统(之一),和宇宙组装近红外深度巡天(CANDELS)成像的银河系外的遗产调查哈勃太空望远镜(HST)。星系的数量从每个源从DECam是807898,33028年从之一,从SDSS从HST 8690, 117638。
SDSS、之一和成像的德西遗产调查DECam目前最大的和最有效的数字天空调查,最大的足迹相比其他地面数字天空调查。这些望远镜收集的数据公开,使这些天空适合本研究调查。天空调查也被选中,这样他们的组合涵盖了南北半球。提供一个更大的足迹比其他先前的研究。
除了三个地面望远镜,另一个使用是宇宙组装近红外巡天深银河系外的遗产调查(CANDELS),通过太空望远镜成像。除了新的詹姆斯韦伯太空望远镜(JWST), HST是最富有成效的太空望远镜在光学波长工作,提供大量的图像数据在其超过二十年的服务。作为太空仪器,HST不能匹配提供的巨大带宽天空地面调查,因此,星系的数量由HST成像相比远远小于其他望远镜。HST的主要优势是,它不受大气的影响,因此,没有未知的大气效应影响分析。
因为不同的天空的足迹调查重叠,预计一些星系将由不止一个望远镜成像,因此会出现不止一次后结合四个数据集。避免同一星系中出现不止一次数据集,所有对象在合并后的数据集在小于另一个对象被移除。HST的例外是星系成像,字段是显著较小的天空比其他调查。HST星系不够明亮的天空被其他成像调查的方式允许识别他们的自旋方向,因此不会出现在任何其他的数据集。结合所有的数据集提供了一个数据集的958841个星系,每个星系出现在完全数据集。下面将描述特定的数据集。
2.1。DECam数据
布兰科的暗能量的相机(DECam) 4米望远镜是一种强大的成像仪器(70年,71年)能够覆盖 度 ,主要来自南半球。DECam数据检索通过DESI遗产调查72年),它提供了对数据的访问获得由多个不同的工具,包括DECam。
从数据检索的对象列表发布8 DESI遗留的调查,包括所有对象成像DECam确认为星系,并小于19.5级的克,r或z乐队。22987246年提供一个列表对象确定为相对明亮的星系。这些对象的图像下载使用断路德西遗产调查服务器的服务。每一个图像都是256256 JPEG图像。彼得罗森半径被用来规模等图像中的对象符合框架。确保完全一致性的图像,图像都是由相同的电脑下载。下载这些大量的星系的过程持续了近九个月如[64年]。
由于大量的星系,星系的旋转方向的注释需要一个自动的过程。这些过程必须数学对称,因此需要基于明确的定义规则。而机器学习和具体卷积神经网络已经变得非常普遍的解决问题的自动分析星系的图像,他们是基于复杂的数据驱动的自动生成规则,很难概念化。因为这些规则非常复杂,不直观,很难确认他们是完全对称的。例如,神经网络是基于初始随机权重变化在培训过程中,和差异图像类的训练集,甚至订单的图片被用于神经网络的训练过程会导致差异。这使得它几乎不可能验证神经网络是完全对称的。机器学习算法也倾向于做出强制的选择。银河系,即使没有一个明确的自旋方向,机器学习系统将被迫做出预测。轻微的不对称模型中,因此很难确定可以导致小而稳定的偏见。更详细的可能后果的使用机器学习任务提供了部分4。
有一个完全对称的注释,Ganalyzer算法使用(73年]。Ganalyzer是模型驱动的算法,根据数学上定义的规则,它不依赖于数据驱动规则或训练数据。Ganalyzer首先将每个星系的图像转换成其径向强度图。图像的径向强度情节是35360图片,这样像素 径向强度图的中值是5周围5像素坐标 在最初的星系图片,r是径向距离测量的百分比星系半径,是极角测量的度, 的像素坐标是银河系的中心。
因为手臂像素预计将比nonarm像素在同一径向距离银河系中心,径向强度峰值情节将对应像素的武器在不同径向距离星系中心。因此,峰值检测(74年)应用于径向强度图。
图1显示两个星系的例子,他们的径向强度情节,山峰中确定径向强度的阴谋。图所示,每个部门都反映在山峰的垂直线。的一个星系有两个武器,因此两竖线的山峰。另一个星系有三个武器,因此三行山峰。峰的方向是一致的反映了星系的旋转方向。更多信息可以找到Ganalyzer (57- - - - - -60,62年,64年,65年,73年,75年]。
每个峰的笛卡尔坐标系是 ,在哪里峰的极角吗而银河系中心 ,和是径向距离星系中心。线性回归斜率由这些点是通过的价值决定的满足 。如果斜率银河系是正的,可以确定为顺时针旋转,而如果是负的,银河系是一个逆时针的星系。例如,图2显示了线性回归直线的山峰底部的左边的行星系图所示1。的斜率 银河系是正的,因此,可以确定为顺时针旋转。
并不是所有的 星系的螺旋星系,并不是所有的螺旋星系的旋转方向。因此,大多数星系下载不能用于分析由于自旋方向不能确定。出于这个原因,星系至少有30确定径向强度峰值情节可以使用在同一方向一致。星系不符合这个门槛被拒绝不管山峰的线性回归的迹象。这使得836451个星系的集合,数据集被分配和一个可识别的旋转方向。有些星系关闭卫星星系或其他大型扩展对象放在一个更大的星系。以前的工作表明复制对象可以充气的存在统计学意义(68年),由人工复制对象的实验表明,一个非常高的类对象的数量会影响统计信号(63年]。详细讨论的存在提供了部分复制对象5。删除这样的对象,对象在小于另一个对象被移除。数据集,807898个星系。
测试的一致性注释,200个随机的星系注解为顺时针方向旋转,200个随机的星系注解为逆时针方向旋转手动检查,就像在(62年]。目视检查表明没有一个星系注释算法是顺时针旋转的视觉逆时针旋转,和所有的星系注解为逆时针方向是顺时针旋转的人工检查。显然,这种小规模的测试并不能保证没有更进一步的星系,星系的数量太大了,手动检查。然而,测试表明,星系分类错误的数量预计将数据的规模要小得多。更重要的是,由于该算法是对称的,更进一步的星系预计将均匀分布在不同的旋转方向,因此不能导致不对称的解释理论和实证部分4。
为了确保银河系注释过程的一致性,所有图片相同的电脑上进行了分析。确保不同系统设置不影响分析。虽然没有已知的计算机系统故障,会导致不同的注释,完整的一致性是保证通过使用一个单处理器的计算机系统。星系的注释需要107天的操作使用一个在2.8 Ghz Intel Xeon处理器。
表1和2显示星系的赤经和赤纬的分布范围,分别。DECam星系红移,因此,分布的红移是由使用一个子集的17027个星系红移2 dF数据版本(76年]。表3显示了DECam星系的红移分布。
2.2。SDSS数据
SDSS是一个建立数字巡天,涵盖了超过1.4度 ,主要在北半球。从SDSS SDSS的研究数据,两个数据集,在先前的研究被合并成一个更大的数据集。这两个数据集的数据集 星系的红移(60,62年),另一个数据集 SDSS的星系,没有谱。这些数据集的准备中描述(62年,63年]。两个数据集都由注释星系自动节中描述2.1。
自两个数据集是准备从同一巡天,他们的足迹自然重叠,有些星系都包含在这两个数据集。删除星系不止一次出现在合并后的数据集,所有对象在合并后的数据集,数据集的另一个对象在不到0.01被移除。提供117638年联合数据集不同的星系。表4显示了星系的RA分布。更多信息的分布数据和收集方式可以在找到62年,63年]。
2.3。之一的数据
在这项研究中使用的第三个数字巡天数据集 从之一根据DR1星系62年]。初始设置包括2394452之一确定为扩展源的对象所有的颜色带(77年]。这些星系是由Ganalyzer[自动分类73年节中描述)2.1和更多的细节在57- - - - - -60,62年,73年]。这一过程提供了33028个星系成像和之一的带注释的自旋方向。星系的RA的分布如表所示5。更多信息数据集的收集和数据的分布可以发现在62年]。
2.4。哈勃太空望远镜的数据
虽然没有大气效应,可以翻转自旋星系从地球上观察到的模式,天基观测可以消除一些未知的大气的影响可能造成的影响,可能会使一个星系旋转顺时针看起来好像它逆时针旋转。为此,天基观测的数据集是由哈勃太空望远镜(HST)宇宙组装近红外深度银河系外的遗产调查78年,79年]。数据集描述的收集和准备(61年]。
数据集来自几个HST字段:宇宙演化的调查(宇宙),大天文台起源深度调查北(GOODS-N),大天文台起源深度调查南(GOODS-S)、超深调查(UDS)和扩展Groth地带(EGS),提供一组初始的114529个星系(61年]。每个星系的图像提取利用mSubimage(80年并转换为122年气管无名动脉瘘管的122(标记图像文件)的形象。
最初的星系HST的拍摄数量小得多比其他数字天空DECam调查等调查。而自动分析是完全对称的,它也会导致许多星系的牺牲,他们的自旋方向不能确定高确定性。因为HST星系的数量较小,星系是注释通过一个长期劳动密集型的过程。在这个过程中,一个随机的一半图像镜像第一周期的注释,然后所有图片反映第二个周期的注释中描述(61年)来抵消的可能影响知觉作用的偏见。提供一个清洁和完整的数据集,也不受大气的影响(61年]。带注释的星系,数据集的总数是8690,和星系的分布在不同领域如表所示6。显然,哈勃太空望远镜星系相比更遥远的其他望远镜和的意思是红移0.58 [61年]。
天空的唯一部分,由四个调查是哈勃太空望远镜的领域。从这五个领域,只有宇宙领域拥有足够数量的星系,允许一定的统计分析。这一领域也在SDSS的足迹,之一,DECam。表7显示数量的螺旋星系旋转顺时针和逆时针螺旋星系旋转的数量在不同的数据集描述的部分2。
只不过是宇宙的大小字段2平方度。HST自然可以更深的天空比地球上的任何调查,因此,宇宙中星系的数量字段的数量远远大于在天空同一领域的其他星系调查。有足够数量的星系,可以允许统计分析,星系的其他数字巡天的计算 场集中在宇宙场。
3所示。结果
不对称一个在每一个天空区域只需测量 ,在哪里是星系的数量顺时针旋转,然后呢公约是星系的数量逆时针旋转。这个错误是由正态分布的标准误差 ,在哪里N带注释的星系的总数在天空。图3显示的数量之间的不对称顺时针逆时针星系的星系和数量半球集中在每个类风湿性关节炎,以及相同的测量在相反的半球。图显示一个半球的不对称是几乎完全逆相反的半球不对称的,因此,不对称的均值观察到相反的RA半球非常接近于零。不对称的图也显示是逆相反的半球和山峰的半球 。
表8显示了一个简单的分析分离的星系RA半球范围 和相反的半球 。的值是二项概率有这样的区别或更强的偶然当星系旋转顺时针或逆时针的概率假定为0.5。尽管分析是简单和不占不同的偏差,它仍然显示了更多的星系旋转顺时针在一个半球和更多的星系旋转逆时针方向相反的半球。
3.1。分析星系的分布偶极轴的旋转方向
上面所示的分析显示了某些证据表明天空分为两个半球,这样有更多的顺时针星系和相反的半球有更高数量的逆时针星系。然而,分析被忽略的赤纬简化星系和星系人口成像的非均匀分布调查不同的天空。
隆戈(后53),测试是否星系的旋转方向的分布偶极轴,统计(82年)是用于数据集的星系融入角的余弦距离所有可能的整数 组合。这是由第一次分配星系的旋转方向 ,这是1如果星系的旋转方向是顺时针,和1如果星系的旋转方向是逆时针方向。为每一个 组合,角的距离所有的星系之间的数据集 被计算。
然后,角的余弦距离是安装到 ,在哪里星系的旋转方向。的计算从每个 是由整数组合 在哪里星系的旋转方向(1为顺时针和逆时针方向)我,和星系之间的角距离吗我和 。
测量统计学意义可能的轴 ,的也在每次运行计算1000次这样的星系被分配随机旋转方向。使用从1000年开始运行,的意思和标准偏差的当自旋方向是随机计算。然后,统计信号可以由
的之间的区别计算与实际旋转方向和意思计算与随机旋转方向被用来确定的健身偶然发生 组合。详细描述的分析可以发现54,60- - - - - -63年]。
图4显示了概率偶极子轴的不同 定义的坐标,方程2。图中显示的摩尔魏特投影在所有的整数计算 组合运用方程2所有可能的 。最可能的轴是确定 ,概率为3.7偶然发生。1错误的轴 RA, 赤纬。有趣的是,山顶的轴是几乎相同的CMB冷点的位置,左右 。
而最可能的接近轴向招商银行冷点绝对可以被认为是巧合,大量的星系的分布显示了一个统计上显著的非随机分布,形成了大规模的偶极轴。观察到存在这样的Hubble-scale轴的现有观测和现在的宇宙学理论讨论了部分6。
图5显示了所有整数 当星系组合分配与随机旋转方向。相同的分析如图4,但星系的初始分配随机旋转方向。正如所料,分析显示没有明显的偶极子轴的星系被分配时随机旋转方向。最强的偶极子轴0.81有统计学意义 。可以被认为是控制实验,表明信号存在时,星系与实际旋转方向被分配,但成为自旋方向是随机时未予重视。
数据用于确定最可能的偶极轴是来自几个不同的天空调查相结合。通过将数据从每个望远镜,可以跨不同的仪器测试轴是否一致(65年]。表9显示了应用分析的结果分别从每个巡天数据。如表所示,RA的最可能的偶极轴是一致的所有数据集,在1从彼此的错误。赤纬的差异有点大,但仍在1错误。因为通过地面望远镜可以在北方或南半球,偏差范围在每个望远镜的数据集是不像RA范围广泛,因此,偏差的误差预计将超过RA的错误。图6显示了概率偶极轴的不同 在天空的四个坐标调查。
3.2。分析星系的分布四极轴的旋转方向
类似的分析部分所示3所示。1,数据被安装进四极对齐。是偶极子轴分析以同样的方式,而是通过拟合来 。因此,分析与描述的分析部分3所示。1,但当替换方程1与 在哪里星系之间的角距离吗我和 ,和星系的旋转方向是什么 。
图7显示四极轴计算在不同的概率 坐标。分析显示,最可能的四极轴 ,2.9 ,而在 ,概率为3.2 。图8显示了相同的分析这样的星系被分配随机旋转方向,最有可能的轴为0.76 。图9显示了相同的分析之一、SDSS、HST和DECam数据分开。HST很少涉足,因此不能有效地用于分析四极显示多个峰值。
3.3。分析周围的星系旋转方向的位置CMB冷点
偶极子轴的分析完成的部分3所示。1表明偶极轴峰值的位置在靠近宇宙微波背景冷点,集中在 。而峰值之间的对齐和宇宙微波背景冷点绝对可以巧合,CMB冷点的性质仍知之甚少。因为招商银行和星系的旋转方向与早期宇宙的初始条件(51),宇宙微波背景之间的联系冷点和星系旋转不应该被排除。
测试分布的天空,周围的星系的星系旋转顺时针与星系的数量在所有望远镜逆时针旋转。由于CMB冷点相对较小,仅使用星系出现在宇宙微波背景的冷点不会提供足够数量的星系进行比较。SDSS和人口之一没有一个非常大的星系周围的天空。使用一个更大的领域, 天空区域集中在宇宙微波背景使用冷点。表10显示了顺时针和逆时针的数量在每个星系巡天。当然,哈勃太空望远镜的数据集不能用于分析以来没有星系巡天场成像的。
如表所示,所有的天空调查显示更多的顺时针星系在天空的那部分。观察到的不对称与SDSS之一不是统计学意义但也不冲突与不对称DECam数据中观察到。SDSS显示近乎显著差异, 。然而,也可以因为SDSS之一少得多的星系,天空的一部分。当结合SDSS之一,概率不对称或更强的偶然是0.046。当这些结果不允许做一个明确的结论之间的联系宇宙微波背景冷点和星系旋转方向,它们提供了某种迹象表明可以探索未来的实证和理论研究。
4所示。可能的错误
一种解释的观测将是一个错误的分析。本节讨论和解释了几个可能的错误,显示一个错误是不可能的。
4.1。银河系中错误注释算法
一个错误的注释算法显然会导致不对称。然而,多种迹象表明,不对称不能分类算法中的一个错误的结果。该算法是一个模型驱动的对称算法和清晰的规则。它不是基于数据驱动的复杂规则使用的机器学习系统,这是几乎不可能核实symmetricity [83年]。一个实验是由镜像银河系图像通过使用翻转命令的ImageMagick图像分析工具。正如预期的那样,镜像星系导致逆不对称比分析与原图像。
另一个证据,不对称并不是由一个错误的注释算法的不同部分之间的不对称变化之间的天空和逆相反的半球。因为每个星系独立分析,偏见在注释算法将整个天空,是一致的,它预计不会翻转相反的半球。下载的图片和图像的自动分析都由同一台计算机完成,避免未知计算机之间的差异会导致偏见或未知的银河系图像的差异进行了分析。
由于理论和实证证据表明算法是对称的,银河系中一个错误注释将影响顺时针和逆时针方向以类似的方式。如果星系注释算法有一定错误的注释星系,不对称一个可以定义为 在哪里是星系旋转顺时针的数量不正确标注为逆时针,是星系旋转逆时针的数量不正确标注为顺时针旋转。由于算法是对称的,逆时针星系的数量不正确标注为顺时针将大致相同的顺时针星系并被错误地归类为逆时针的数量,因此, (63年]。因此,不对称一个可以定义为
自和不能消极,较高的正确预计带注释的星系一个低。因此,不正确的注释的星系预计不会导致不对称和只会让不对称性低,而不是更高。
一个实验(63年故意的注释的一些星系不正确显示,即使故意添加一个错误,结果不显著改变即使多达25%的星系被分配与不正确的旋转方向,只要错误添加顺时针和逆时针星系(63年]。然而,如果错误添加以不对称的方式,即使是很小的2%的不对称会导致一个非常强大的不对称和偶极轴在天极峰完全(63年]。图10显示的结果分析 SDSS星系之后添加一个人工误差为2%,这意味着一个随机分配2%的星系与顺时针旋转方向不管他们的真正的旋转方向。信号立即变得很强天极和山峰。
应该提到的是,在这里使用的数据集,数据集获得的HST,注释是手动完成的,没有使用任何自动分类。HST的星系成像注释手动,结果是同意星系的自动注释SDSS捕捉之一,DECam。
4.2。天空中偏差调查硬件或光度管道
自治数字天空调查的一些更复杂的研究工具和涉及复杂的硬件和软件,使收集、存储、分析和数据的可访问性。很难想象一个错误的硬件或软件,可以导致顺时针和逆时针星系的数量之间的不对称,但由于这些系统的复杂性,也很难证明这些错误并不存在。可能的错误是在这里解决通过使用四个不同的完全独立的系统。DECam、SDSS之一,HST相互完全独立和有不同的硬件和不同的光度管道。因为它不太可能有这样的偏见在一个仪器,很难假设所有这四种乐器有这样的偏见,偏见的概要文件是一致的在所有。
4.3。宇宙的方差
宇宙中星系的分布并不完全统一。这些微妙的波动在星系密度的人口会导致“宇宙方差”(84年,85年),从而影响测量cosmological-scale [86年- - - - - -88年]。
探测器之间的不对称星系旋转相反的方向是一个相对测量而不是绝对测量。即不对称的区别是由两个测量在相同的领域,因此不应受到宇宙方差的影响。任何宇宙方差或其他影响,影响顺时针从地球上观测到的星系的数量预计将有类似的效果逆时针星系的数量。
4.4。多个光度对象在同一星系
在某些情况下,数字天空调查可以确定几个光度对象作为独立的星系,即使在情况下,他们是一个更大的星系的一部分。在这里使用的数据集,所有光度对象同一星系的一部分被删除所有对象删除另一个对象在0.01 。哈勃太空望远镜的星系是一个例外,这是接近对方由于场地的大小,但手动检查。
然而,即使这样的对象存在于数据集,他们预计将顺时针旋转的星系和星系之间均匀分布是逆时针旋转的,因此不应该引入一个不对称。实验通过使用数据集的星系与随机分配的旋转方向和人工对象添加到星系显示,在完全相同的位置添加对象的原始星系不会导致信号不对称的63年]。
实验是由使用 SDSS星系和星系分配随机旋转方向。然后,逐步增加更多相同的对象位置和旋转方向的星系原始数据集和新人工星系被分配相同的自旋方向星系在原始数据集(63年]。添加这样的人工星系并没有导致显著的信号。
4.5。大气的效果
没有已知的大气效应,可以使一个星系顺时针旋转的出现好像逆时针旋转。也因为不对称总是与星系成像测量同一领域,任何类型的大气效应影响星系的顺时针也会影响星系旋转逆时针旋转。因此,它不太可能一定的大气效应将影响顺时针星系的数量在一定的领域,但对星系旋转逆时针方向有不同的影响。在任何情况下,这里使用一个数据集是由星系天基成像的哈勃太空望远镜,因此不会受到任何形式的大气效果。
4.6。反向螺旋星系
在极少数情况下,武器的螺旋星系的形状并不是一个星系的旋转方向指示的。一个例子是NGC 4622 (89年]。流行和系统分布不均反向螺旋星系可能确实使星系的数量之间的不对称星系旋转顺时针和逆时针旋转。例如,如果一个相对较高的比例实际上星系旋转顺时针是落后的螺旋星系,它会导致过多的星系似乎逆时针旋转。
然而,反向螺旋星系比较少见。同时,这些星系将顺时针旋转的星系和星系之间平均分配,逆时针旋转,并没有迹象表明向后螺旋星系之间的不对称。因此,根据已知的证据,没有理由假定观测所示是由落后的螺旋星系。同样也适用于multispin星系(90年),也是罕见的,应该平均分布在两个旋转方向。
5。以前的工作表现出不同的结论
而一些先前的研究中提到的部分1提供结果表明星系旋转方向的大规模分布不是随机的,其他研究用类似的方法得出相反的结论。应该记住,零假设是星系旋转方向的分布是随机的,因此可能会导致常见的偏见在科学被称为“确认偏误”[91年]。本节分析这些研究来确定差异的原因。
早期尝试显示随机分布是由以和Sugai67年]。没有较高的数字天空调查,分析是基于一个相对较小的数据集6.5 K的星系。当假设如下所示的不对称性为1%,27000个星系需要提供一个单侧值为0.05。即使假设2%的不对称,7000个星系需要提供单侧二项分布的概率P0.048。因此,一个数据集6 K星系太小提供显著的不对称。
使用人工注释的星系的另一项研究是基于众包由不专业志愿者通过星系动物园69年]。的方法有使用大量的志愿者的优势增加注释的带宽。它的主要缺点是,注释受到人类偏见(69年]。导致错误的注释,但更重要的是,注释的偏见是系统性的。因为试图利用众包的第一个任务是善良,感性偏见的存在和主导地位时不知道实验设计,因此,银河系图像并不反映随机抵消的偏见。
应用的过程数据校正后图像的镜像星系的一个小子集,结果使用镜像和原始星系画面显示1% - -2%的不对称,可以看到在桌子上2在[69年)的结果,总结了星系的一小部分被镜像纠正人类的偏见的星系。表显示,当镜像星系,星系的数量标注为逆时针降低了顺时针逆时针星系1.5%(从6.032%到5.942%的星系),而星系的注解为顺时针数量增加了2%(从5.525%顺时针镜像逆时针星系星系到5.646%)。不对称是相似的方向和大小不对称所示(62年]。观察报告(62年)是最合适的比较,因为它还与光谱分析SDSS星系,因此,星系的足迹和分布类似于(69年]。
由于人类的修正注释器,用于[星系的数量69年]分析成为远小于初始星系的数量,和不对称决定统计微不足道。然而,结果也不同意与SDSS星系这里显示的结果(62年]。不对称的大小和方向与星系动物园观察数据与观测结果与SDSS数据用在这里,虽然没有统计学意义既不接受也不拒绝,协议。它也提出,非随机分布的自旋方向的星系带注释的星系动物园不能排除(92年]。
一项研究使用自动注释的螺旋星系的旋转方向是海耶斯et al。66年]。抽象表明,“当观看整个GZ1样本(暗示,斯隆目录),手臂在螺旋星系的绕线方向从地球与抛硬币是一致的。“这一结论当然冲突与这里显示的结果。了解冲突的原因,一个可能需要密切关注实验设计的细节。不对称的解释没有一句话可以解释的部分4.1,这解释了注释的实现算法用于确定星系的旋转方向:“我们选择属性,包括一些光度属性,与那些沙米尔分离(56发现与手性相关,除了几个SPARCFIRE输出删除所有手性信息”。
也就是说,创建一个机器学习算法,该算法能确定星系的旋转方向,海耶斯et al。66年]删除属性与自旋方向不对称,据报道在56]。自然,当删除具体的属性与自旋方向的不对称,机器学习算法产生一个数据集是完全对称的,与随机分布的旋转方向。
不对称的属性与星系旋转方向中确定(56)没有一个明显的直接链接到星系旋转方向。海耶斯et al。66年)不提供一个科学的动机删除这些属性,删除它们,似乎决定观察而不是科学,消除“偏见的目标。“忽视具体的属性与星系旋转方向不对称自然消除的不对称,导致系统提供了一个数据集显示没有不对称。然而,实验可能会偏向选择的属性。
使用所有属性时,顺时针和逆时针星系的数量之间的不对称是2.52的统计学意义 ,指定表2在[66年]。分布不是随机实际上同意结果显示超过它同意零假设。这些结果与之前的分析也在协议SDSS星系的报道(62年]。
在[解释66年),随机分布的观察后才删除的特定属性已知与顺时针和逆时针星系之间的不对称。忽视这些属性自然导致随机分布,但由于某些特定属性故意忽视,分布可能会或可能不会反映星系旋转方向的分布在真实的天空。在任何情况下,实验设计根据已知的所有属性反映了顺时针和逆时针星系之间的不对称是忽略了自然会导致一个算法产生一个随机分布的数据集。不删除这些属性时,观察到分布为2.52 ,这未必是随机的。
另一项研究表明相反的结果使用的数据集59),建议不对称是“复制对象”的结果数据集(68年]。当删除重复的对象来创建一个“干净”的数据集,信号下降至0.29 。抽象声称“实际不对称偶极子观察到的“清洗”目录相当温和,= 0.29。”
然而,使用的数据集59)是用于光度分析。没有要求任何一种偶极轴的存在与否是由(59),没有这样的要求,数据集是在任何其他纸张。当使用数据集的分析人口星系的分布,光度对象同一星系的一部分成为“复制对象。“然而,正如上面提到的,没有尝试研究偶极轴的存在与否与数据集(59),没有说任何的偶极子轴形成的数据集是在59)或任何其他纸张。
然而,更有趣的问题是,为什么一个“干净”的数据集显示随机分布的星系旋转方向。答案可以在一个句子中找到3纸:“第二个样品我们研究是限制容积样本保留111867与测量螺旋红移93年在0.01范围z 0.1。”
也解释了在64年),0.29的信号观察报告论文的文摘的“第二个样本,”,星系的红移是有限的0.1。所示(60,62年),当限制z的红移降低红移范围0.15,星系旋转方向的分布是随机的。这也是表所示3,5,6,7在[62年]。这些表显示随机分布在较低的红移范围。因此,随机分布 报告(68年]是完全预期,在完全赞同以前的工作60,62年]。摘要(68年)不提供一个科学的动机限制红移至0.1。
更重要的是,“红移测量”用于确定偶极轴实际上是测光红移的目录(93年]。在本文中所示的分析和所有以前的工作,每个星系的位置是由其RA和偏差,这被认为是准确的测量。在[68年),然而,分析三维,和每个星系的位置是由RA,赤纬和距离。的距离每个星系的是计算 ,在那里c是光速,哈勃常数,是星系的红移我。因为绝大多数的数据集没有谱的星系,决心用光度红移的距离。测光红移是一个高度准确,模糊(在某种意义上,一个星系可以有多个不同的测光红移),和系统的偏见。错误的光度红移用于分析18.5% (93年),这远远大于1 - 2%的信号不对称这里和以前的工作报告。测光红移的非常重大的错误因此将会减弱信号。因为测光红移是由复杂的模式识别规则,光度红移的系统性偏差也可能影响结果的方式是很难预测的。由于这些原因,光度红移并不是一个声音探测分析微妙的大规模结构的各向异性。3 d分析这样的距离是由使用测光红移因此将导致随机分布。事实上,所有的结果所示(68年)是完全不同的从这里显示的结果或以前的工作。例如,“不洁”数据集显示偶极轴统计强度为4.00当数据集是有限的 以et al。68年),而以前只有试图限制降低红移无显著偶极轴,红移范围(62年]。
当使用测光红移来确定星系的位置,观察到的信号时不限制红移范围是1.29(68年]。由于光度红移是高度准确,事实上它不远远大于预期的信号,很可能测光红移导致大幅弱统计信号。的确,日本国家天文台的分析表明,当使用基本统计信息,没有使用测光红移,星系旋转方向,数据集的分布不是随机的94年]。分析如下。
表11显示了西半球的顺时针和逆时针SDSS星系数量集中在RA = 160和相反的半球[中使用的相同的数据集68年]。统计上显著的信号是在西半球集中在160年 。相反,人口较少半球的不对称是没有统计学意义。然而,因为它比顺时针逆时针星系星系,也不是在冲突与北半球分布集中在(RA = 160 )形成一个偶极轴。因为有两个半球,双尾概率需要纠正0.01。这个简单的分析提供了一些证据,SDSS星系的分布在特定的数据集用于(68年)可能不是随机的。
蒙特卡罗模拟应用,这样每个星系被分配一个随机旋转方向,和搜索应用于测试是否有两个半球不对称表中描述11或者更强。10000分,155运行提供了一个分布,可分为两个半球与等于或更强的表中所示的两个半球不对称11。这也显示了未必会是随机的结果。
图11显示了偶极轴的统计学意义从每个可能的两个整数 当使用相同的数据集使用的(68年),但不使用测光红移来确定每个星系的位置。数据集包含72888个星系和可用https://people.cs.ksu.edu/∼lshamir /数据/ assym_72k /。最可能的偶极轴的位置是确定的 ,和统计信号的轴是2.16 。统计信号不一定是随机的和不冲突部分所示的观察3。以来的数据集59)包含明亮的星系(i级18日,彼得罗森半径5.5“),预计这些星系也较低的红移,因此,所示的不对称预计将较弱(62年]。在任何情况下,不对称的统计力量,不能认为一定是随机的。
图12显示了偶极轴的可能性星系被分配随机旋转方向时,显示的概率要低得多 。
这些结果也可以相比的结果在使用数据集时,66年)用于确定和删除属性与银河系旋转方向不对称。数据集包含注释手动和可用的13440个星系https://people.cs.ksu.edu/∼lshamir /数据/ assym。图13显示了一个偶极子轴的概率在不同峰值 组合。图显示了一个类似的概要的概要图所示11和非随机分布。
6。讨论
自动数字天空的调查由机器人望远镜允许前所未有的大量的天文数据的收集,使解决研究问题,没有可寻址pre-information时代。问题解决是螺旋星系的自转方向的大规模分布从地球上观测到的。多个之前的实验表明,自旋方向的螺旋星系的分布从地球上观察到的可能不是随机的,可能会形成模式集群规模远远大于任何已知或超星系团49,50,53- - - - - -65年]。分析星系的星系光谱和分离到不同的红移范围表明,不对称弱在低红移但增加逐渐红移越高(62年,65年]。
这项研究显示了迄今最全面的和最大的分析。使用几种不同的望远镜系统与不同的光度分析管道。分析了北半球和南半球使用太空和地面仪器。每一个独立数据集进行分析,从其他数据集和不使用任何假设。虽然天空的望远镜覆盖不同部分,基于完全不同的硬件,使用不同的光度管道、数据注释使用不同的方法,所有的望远镜显示不对称的模式非常相似。该协议在不同的望远镜系统的结果和天空的不同部分提供了一个指示的一致性,表明观察不一定取决于一个特定的数据集。作为讨论的部分1在过去四十年,其他数据集收集也显示不对称,虽然这些数据集的小尺寸不允许在统计学意义剖面分布。部分5分析研究表明随机分布和显示这些结果并不一定与非随机分布之间的冲突。
一些首次尝试研究星系的旋转方向的分布是基于人工注释的星系53,69年),显示非随机分布的证据。通过使用一个完全对称算法,更大的数据库没有人类感知的可能效果分析(54- - - - - -56,60- - - - - -62年]。应用程序的自动标注不同的望远镜获得的数据显示类似的分布。可以安装分布偶极子和四极符合概率远高于单纯的机会。
星系的研究与较小的数据集显示非随机的自旋方向的星系在宇宙网丝(48,95年,96年]。其他的研究显示,即使在星系的旋转方向对齐太远离彼此相互作用的引力(49,50),除非假设修正的牛顿动力学MOND (MOND)重力模型,解释了引力跨度(97年- - - - - -99年]。应该提到的物理星系旋转仍不完全清楚,目前仍不清楚为什么和如何星系旋转。而常见的理论可以解释星系旋转曲线的异常(One hundred.暗物质的存在,仍然没有某些证明暗物质确实存在(101年]。最近的观测表明宇宙细丝也自旋,和自旋的起源可以用角度来解释动量来自宇宙的初始条件(102年]。
其他观察大型对齐旋转方向的观察与类星体(103年]。位置角射电星系还显示大规模角动量的一致性(104年]。这些观察同意观察等数据集的模糊图像广播天空在20厘米处(第一)和TIFR GMRT巡天(tgs),显示大规模对齐射电星系(105年,106年]。大规模集群暗示证据轴对齐也观察到在费米耀类星体(107年]。
除了经验观察,暗物质的模拟也显示旋转方向和大型结构之间的联系(108年- - - - - -110年]。相关性的大小与颜色有关星系和恒星质量(111年),协会与光环形成(112年),导致自旋方向的争用光环祖细胞有关早期宇宙的大尺度结构(113年]。
自旋方向做的大规模分析表明偶极子和四极大型对齐的证据。结果与DECam数据同意以前的结果使用[61年- - - - - -63年]。大规模的观察轴在过去通过分析提出了宇宙微波背景(CMB),和一致的数据从宇宙背景探测器(COBE),威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)和普朗克6,114年- - - - - -119年]。观察还显示,宇宙微波背景辐射温度形成的轴与其他宇宙暗能量不对称等轴和黑暗流118年]。其他值得注意的统计异常在宇宙微波背景是quandrupole-octopole对齐(120年- - - - - -124年,半球之间的不对称4,117年,125年,point-parity不对称126年,127年),和宇宙微波背景冷点。如果这些异常不统计波动128年),他们可以被视为观察,不同意清洁发展机制(129年]。
最可能的偶极子轴确定使用星系的旋转方向所示的山峰在非常靠近宇宙微波背景冷点。虽然可以巧合,它也可以表示某联系招商银行分布和星系旋转方向的分布。招商银行冷点的本质仍然是一个谜。这是统计学意义(21),一致的跨不同的乐器,不能解释为前景污染(130年),但是仍然没有清楚的解释它的存在。一个可能的解释是在宇宙的一部分(supervoid131年),但观测并没有表现出异乎寻常的人口分布的星系在宇宙微波背景的位置冷点(23,132年]。这里,CMB冷点与轴形成的螺旋星系的自转方向的分布。它应该提到宇宙真空和星系旋转之间的联系也被提出(133年]。
cosmological-scale轴的概念提出了通过理论与宇宙的几何形状,如椭圆形宇宙[2,31日- - - - - -34]。椭圆宇宙并不是各向同性的,和anisotropty预计展览本身的形式cosmological-scale四极(25]。另一个宇宙模型依赖于cosmological-scale轴是旋转的宇宙的存在(35- - - - - -40,134年- - - - - -136年]。cosmological-scale轴的存在也与大爆炸理论,如全息(41,42]。
黑洞宇宙学(43- - - - - -45,137年,138年)也可以解释cosmological-scale轴的存在。因为恒星旋转,旋转的黑洞也基于旋转的星星他们了139年]。如果宇宙是托管在一个黑洞,宇宙应该首选方向继承它的宿主黑洞(138年,140年,141年),展览本身的形式一个轴(142年]。这样的宇宙黑洞可能不是与宇宙学原理(143年),但可以解释暗能量等其它观测和哈勃半径之间的协议和宇宙学史瓦西半径。
可能普遍模式相关的星系旋转方向可以提出一个通用的力场的存在(144年]。星系的观测视线行显示相反的自旋方向相反也同意宇宙学由纵向引力波(145年),每一个星系在一定距离地球预计将有一个对映体星系在相同的物理条件下,但加速在相反的位置145年]。这个模型也同意大不对称早期宇宙中观测到的(62年]。
的能力来分析可能的非随机分布的自旋方向的螺旋星系是一个研究问题,研究并不是实际pre-information时代。非随机分布等证据积累,进一步的研究将需要完全理解其性质和匹配除了招商银行与其他调查。
数据可用性
本研究中使用的数据集从SDSS和HST可自由从url中指定的手稿。其他数据集生成在这研究提供合理的请求。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
研究的支持在一定程度上是由美国国家科学基金会资助ast - 1903823和iis - 1546079。