Rotaţia galaxiilor spirale sugerează că Universul nu este izotrop

Structura Universului la scară mare nu este pe deplin cunoscută, dar se pare că galaxiile sunt conectate într-o reţea vastă, denumită reţea cosmică, formată din filamente de materie întunecată.

În general, oamenii de știință consideră că direcțiile de rotaţie ale tuturor galaxiilor dintr-o regiune a bolţii cereşti sunt, mai mult sau mai puțin, distribuite uniform.

Astronomul Lior Shamir de la Universitatea de Stat din Kansas, SUA, a efectuat un studiu asupra a mai mult de 200.000 de galaxii și a constatat că direcţiile de rotaţie ale acestora descriu un model de aliniere de tip cuadripol cu o probabilitate ridicată, ceea ce sugerează că Universul timpuriu, în ansamblu, s-ar fi putut roti ca o galaxie uriașă.

Shamir și-a prezentat studiul la cea de-a 236-a reuniune a American Astronomical Society.

„Datele radiaţiei cosmice de fond prezintă dovezi ale unei posibile polarizări la scară cosmologică de tipul aliniere cuadripol. Aceste observații au condus la teorii care se abat de la modelul cosmologic standard.

Întrucât modelele de rotaţie ale galaxiilor, așa cum sunt vizibile de pe Pământ, sunt, de asemenea, o indicație a direcției reale de rotaţie, modelele la scară mare privind distribuția direcțiilor de rotaţie pot fi o indicație a unui Univers aflat în rotaţie”, afirmă Shamir în lucrarea sa.

Galaxiile spirale sunt relativ ordonate și bine definite, având o formă de disc plat, brațe în spirală și o rotație care se poate determina pe baza efectului Doppler al undelor electromagnetice de la marginea discului galactic.

Deplasarea spre „partea albastră” a spectrului electromagnetic al luminii care ajunge la noi de la o galaxie îndepărtată indică rotaţia acesteia spre noi, în timp ce deplasarea spre „partea roşie” a spectrului electromagnetic indică rotaţia galaxiei în direcţia opusă.

Galaxiile se pot roti în doar două direcții, în sensul acelor de ceasornic și în sens invers acelor de ceasornic.

Dacă Universul este izotrop sau uniform în toate direcțiile, așa cum este descris de principiul cosmologic, atunci 50% din galaxii ar trebui să se rotească în sensul acelor de ceasornic şi 50% din galaxii ar trebui să se rotească în sens invers acelor de ceasornic.

Atunci când Shamir a analizat datele obținute de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Panoramic Survey Telescope și Rapid Response System (Pan-STARRS), el a descoperit ceva foarte particular.

Procentul galaxiilor care se rotesc în sensul acelor de ceasornic este de 51%, iar procentul galaxiilor care se rotesc în sens invers acelor de ceasornic este de 49%.

Această diferenţă poate părea minoră, însă, potrivit lui Shamir, probabilitatea unei asemenea asimetrii într-un Univers izotrop este de unu la un miliard.

Distribuția direcțiilor de rotaţie ale galaxiilor în Univers. Credit: Universitatea de Stat din Kansas

Shamir a mai descoperit că această asimetrie nu este distribuită uniform. Mai aproape de Pământ, asimetria se micşorează, distribuția galaxiilor fiind mai uniformă, în timp ce la o distanţă mare de Pământ asimetria se măreşte.

Shamir crede că aceste descoperiri sugerează că Universul timpuriu a fost mai uniform decât în prezent.

Asimetriile în diferite părți ale Universului sunt în concordanță cu un model cuadripol, adică Universul timpuriu nu avea o singură axă de rotație, ci patru axe de rotaţie într-un aliniament complex.

Modelul de tip cuadripol descoperit pe fundalul radiaţiei cosmice de fond, radiația slabă rămasă în urma Big Bang-ului, a fost denumit „anomalie” sau „axa răului” („Axis of Evil”).

Deoarece radiaţia cosmică de fond este foarte slabă, s-ar putea ca semnalul acesteia să fi fost afectat de radiaţia mult mai intensă a Universului actual.

Cu toate acestea, rotaţia galaxiilor este destul de ușor de măsurat, astfel încât cercetările lui Shamir sugerează că anomalia de tipul cuadripol din radiaţia cosmică de fond poate fi o problemă mult mai spinoasă decât au crezut cosmologii.

„Nu există nicio eroare care să se manifeste prin astfel de modele unice, complexe și coerente.

Avem două studii diferite ale bolţii cereşti care arată exact aceleași modele, chiar și atunci când galaxiile sunt complet diferite.

Nu există nicio eroare care să conducă la acest rezultat. Acesta este Universul în care trăim. Aceasta este casa noastră”, a declarat Shamir.

Cercetarea este disponibilă pe site-ul arXiv.org.

Sursă: Science Alert