最近发表在《物理评论D》上的一项研究报告称，一组研究人员分析了100多万个星系，以探索当今宇宙结构的起源。
直到今天，对宇宙微波背景(CMB)和大尺度结构(LSS)的精确观测和分析已经建立了宇宙的标准框架，即所谓的ΛCDM模型，其中冷暗物质(CDM)和暗能量(宇宙常数，Λ)是重要的特征。
该模型认为，在宇宙开始或早期宇宙中产生了原始波动，这些波动作为触发器，导致了宇宙中所有事物的产生，包括恒星、星系、星系团及其在整个空间中的空间分布。虽然它们在产生时非常小，但由于引力的作用，波动随着时间的推移而增长，最终形成一个暗物质的密集区域，或称为光晕。然后，不同的光晕反复碰撞并相互融合，从而形成了星系等天体。
由于星系的空间分布的性质受到最初产生它们的原始起伏的性质的强烈影响，因此对星系分布的统计分析一直在积极进行，以便在观测上探索原始起伏的性质。除此之外，分布在宇宙广大区域的星系形状的空间格局也反映了潜在的原始波动的性质。
然而，传统的大尺度结构分析只关注星系作为点的空间分布。最近，研究人员开始研究星系的形状，因为它不仅提供了额外的信息，而且还提供了一个不同的视角来研究原始波动的本质。
由当时的Kavli宇宙物理与数学研究所(Kavli IPMU)研究生Toshiki Kurita(目前是马克斯普朗克天体物理研究所的博士后研究员)和Kavli IPMU教授Masahiro Takada领导的一组研究人员开发了一种测量星系形状功率谱的方法，结合星系空间分布的光谱数据和单个星系形状的成像数据，从星系形状模式中提取关键统计信息。
研究人员同时分析了来自斯隆数字巡天(SDSS)的大约100万个星系的空间分布和形状模式，这是当今世界上最大的星系巡天。
结果，他们成功地约束了为整个宇宙结构的形成埋下种子的原始波动的统计特性。
他们发现，两个相距1亿光年以上的星系的形状方向在统计学上有显著的一致性。他们的结果表明，遥远星系之间存在相关性，它们的形成过程显然是独立的，而且没有因果关系。
“在这项研究中，我们能够通过对从大规模结构数据中获得的众多星系的‘形状’进行统计分析，对原始波动的性质施加限制。利用星系形状来探索早期宇宙物理的研究鲜有先例，研究过程从思路的构建、分析方法的发展到实际的数据分析，都是一系列的试错过程。正因为如此，我面临着许多挑战。但我很高兴我能够在我的博士课程中完成它们。我相信这一成就将是利用星系形状开辟宇宙学新研究领域的第一步。”栗田说。
此外，对这些相关性的详细研究证实，它们与暴胀预测的相关性是一致的，并且没有表现出原始波动的非高斯特征。
“这项研究是Toshiki博士论文的结果。这是一项了不起的研究成果，我们开发了一种方法，利用星系形状和星系分布来验证宇宙模型，并将其应用于数据，然后测试暴涨的物理学。这是一个以前没有人做过的研究课题，但他完成了理论、测量和应用这三个步骤。恭喜你!我很自豪我们能够完成这三个步骤。不幸的是，我没有发现新的暴胀物理学，但我们为未来的研究开辟了一条道路。我们可以期待利用斯巴鲁定焦光谱仪开辟进一步的研究领域，”高田说。
这项研究的方法和结果将使研究人员在未来进一步测试膨胀理论。
这项研究的细节作为编辑建议发表在10月31日的《物理评论D》上。
