近期，中国科学院上海天文台陕欢源研究员课题组，联合上海交通大学物理与天文学院张鹏杰教授、杨小虎教授、韩家信教授等合作者，利用斯隆数字巡天（SDSS）的光谱星系数据，在星系团–宇宙纤维–星系团系统中首次直接探测到宇宙纤维向两端星系团的分裂流入流（split infall flow）。该研究为理解宇宙大尺度结构中物质如何通过纤维通道输运至星系团提供了关键的观测证据。相关研究成果已发表在《中国科学：物理学、力学、天文学》（Science China Physics, Mechanics & Astronomy）上。

宇宙网中的速度场是结构形成的基本探针，它编码了密度扰动的增长和引力在非线性区域的作用。然而，直接观测超越线性区域的速度场一直面临巨大挑战：在星系巡天中，观测到的红移同时包含宇宙膨胀贡献和本动速度贡献，二者简并难以分离。宇宙纤维作为连接星系团的物质通道，其内部速度场直接反映了引力势的竞争与物质的动力学响应，但受限于观测手段，这一关键环节此前未被直接探测。

图1 AI制作示意图：在两个星系团的引力作用下，夹在中间的宇宙纤维结构的自引力不足以维系自身稳定，会分裂流入两边的星系团，这一速度场可以通过扣除宇宙膨胀并叠加多个类似系统观测到。

论文第一作者与共同通讯作者、中国科学院上海天文台姚骥副研究员介绍：“我们的核心思路是利用星系团对的几何构型来打破红移简并。在一对星系团之间的纤维上，除了纤维自身的动力学流动之外，哈勃流和刚体运动在纤维方向上都近似线性变化，因此可以通过两端星系团的位置对‘刚体背景’红移进行线性插值并扣除。剩余的过剩红移就来自纤维自身的流入运动。”这一方法巧妙地规避了传统红移空间畸变分析中对线性假设的依赖，使研究人员能够直接测量准线性尺度上的速度梯度。

研究团队从SDSS星系群表中筛选出距离合适（2–6 Mpc）的星系团对，并提取位于两团之间的纤维区域光谱星系。通过测量纤维不同位置处的过剩红移，研究团队发现纤维的速度剖面在中点附近出现符号反转：靠近其中一个星系团的纤维段向该团流入，靠近另一个星系团的纤维段则向另一团流入。这一“分裂流入”模式在广泛的星系团和纤维选择范围内均以超过5σ的显著性被探测到。

图2 叠加360个星系团-纤维结构-星系团系统并扣除宇宙膨胀红移后，残余红移△z 即为因两头星系团引力拉扯和纤维结构自引力共同作用下产生的速度场。

对于质量约 10^14.3M_⊙的星系团，纤维的最大流入速度约为30 km/s（投影到视线方向约20 km/s），显著低于从平均宇宙环境落入的预期值。研究进一步通过密度–速度相关性分析、质量依赖性检验以及与宇宙学模拟的对比验证，表明纤维并非被动地输运物质，而是对其两侧竞争性的引力势作出动力学响应。

论文通讯作者、中国科学院上海天文台陕欢源研究员表示：“这项研究的重要意义在于，它为我们打开了一扇观测宇宙网中准线性速度场的新窗口。纤维的分裂流入模式是引力在宇宙大尺度结构中作用的直接体现，同时也为利用即将到来的大规模光谱巡天开展质量测量、引力检验和速度场重构提供了有前景的探针。”

本研究由国家自然科学基金、中国科学院等支持。论文合作者还包括上海交通大学周佳乐，以及上海天文台王鹏、许浩杰等。

论文链接：https://doi.org/10.1007/s11433-026-3054-y

科学联系人：

姚骥，中国科学院上海天文台，ji.yao@shao.ac.cn

陕欢源，中国科学院上海天文台，hyshan@shao.ac.cn