(NASA, ESA und E. Perlman/Florida Institute of Technology) Das Universum ist kein strukturloser Mischmasch von Weltraummaterial, aber wir wissen immer noch nicht viel darüber, wie es zusammengesetzt ist.
Obwohl wir wissen, dass alles durch ein riesiges, fadenförmiges Netz verbunden ist, neigen wir dazu, davon auszugehen, dass die Verteilung der Galaxien zwischen diesen Fäden einigermaßen zufällig ist.
Mit anderen Worten: Wenn Sie einen Himmelsausschnitt auswählen, gehen Wissenschaftler im Allgemeinen davon aus, dass die Rotationsrichtungen aller Galaxien in diesem Fleck mehr oder weniger gleichmäßig verteilt sind.
Nun, es stellt sich heraus, dass diese Annahme möglicherweise falsch ist.
Der Computerastronom Lior Shamir von der Kansas State University hat eine Untersuchung von 200.000 Galaxien durchgeführt und herausgefunden, dass die Verteilung der Spinrichtung ein Muster bildet, das eindeutig nicht zufällig ist.
Tatsächlich kann dieses Muster an a angepasst werden Quadrupol Ausrichtung mit einer viel höheren Wahrscheinlichkeit als dem Zufall – was darauf hindeutet, dass sich das frühe Universum als Ganzes wie eine riesige Galaxie gedreht haben könnte.
Shamir präsentierte seine Arbeit, die noch einem Peer-Review unterzogen werden muss, auf dem 236. Treffen der American Astronomical Society.
' Kosmischer Mikrowellenhintergrund (CMB)-Daten zeigen auch Hinweise auf eine mögliche Polarisation im kosmologischen Maßstab und wurden an die Quadrupolausrichtung angepasst. „Diese Beobachtungen führten zu Theorien, die von den standardmäßigen kosmologischen Modellen abweichen“, Shamir schreibt in seiner Arbeit .
„Da die von der Erde aus sichtbaren Spinmuster einer Galaxie auch ein Hinweis auf die tatsächliche Spinrichtung der Galaxie sind, können die großräumigen Muster in der Verteilung der Spinrichtungen ein Hinweis auf ein rotierendes Universum sein.“
Spiralgalaxien sind relativ ordentlich und gut definiert, mit einer flachen Scheibenform, Spiralarmen und einer Rotation, die wir anhand der Galaxien messen können Doppler-Verschiebung des Lichts von den Seiten der Scheibe.
Blauverschobenes Licht besteht aus kürzeren Wellenlängen und zeigt eine Rotation in unsere Richtung an; Rotverschobenes Licht besteht aus längeren Wellenlängen und zeigt eine Rotation von uns weg an.
Es gibt nur zwei Richtungen, in die sich diese Galaxien drehen können – im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn. Wenn das Universum isotrop oder in alle Richtungen einheitlich ist, wie von beschrieben Kosmologisches Prinzip , sollte es überall eine ziemlich gleichmäßige 50:50-Verteilung von Galaxien im und gegen den Uhrzeigersinn geben.
Doch als Shamir seine Volkszählung anhand von Daten des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) und des Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) durchführte, entdeckte er etwas sehr Merkwürdiges.
Die identifizierte Aufteilung lag näher bei 51-49, mit mehr Galaxien im Uhrzeigersinn als gegen den Uhrzeigersinn. Das mag wie ein kleiner Unterschied erscheinen, aber laut Shamir beträgt die Wahrscheinlichkeit einer solchen Asymmetrie in einem isotropen Universum mindestens eins zu einer Milliarde.
Eine Mollweide-Karte des gesamten Himmels des Quadrupols in der Verteilung der Spinrichtungen der Galaxie. (Kansas State University)
Er fand auch heraus, dass die Asymmetrie selbst nicht gleichmäßig verteilt ist. Näher an der Erde schließt sich die Lücke und die Verteilung der Galaxien ist gleichmäßiger – aber weiter draußen im Universum ist die Asymmetrie ausgeprägter.
Shamir glaubt, dass diese Ergebnisse darauf hindeuten könnten, dass das frühe Universum weniger chaotisch war als heute und dass seine Konsistenz mit der Zeit abnimmt.
Die Unterschiede in der Asymmetrie in verschiedenen Teilen des Universums stehen im Einklang mit einem Quadrupolmuster – das heißt, das Universum drehte sich nicht um eine einzelne Achse, sondern um vier Achsen in einer komplexen Ausrichtung.
Der im kosmischen Mikrowellenhintergrund gefundene Quadrupol – die schwache Strahlung, die von diesem übrig geblieben ist Urknall das das Universum durchdringt – wurde als „Anomalie“ bezeichnet, ein „ Problem ' und das ' Achse des Bösen '.
Da der kosmische Mikrowellenhintergrund so schwach ist, ist es möglich, dass das Signal durch das viel hellere Licht des aktuellen Universums verunreinigt wurde.
Der Spin von Galaxien lässt sich jedoch ziemlich einfach messen, sodass Shamirs Forschung darauf hindeutet, dass die Quadrupolanomalie im kosmischen Mikrowellenhintergrund ein noch heikleres Problem sein könnte, als Kosmologen dachten.
„Es gibt keinen Fehler oder keine Kontamination, die sich durch solch einzigartige, komplexe und konsistente Muster zeigen könnte.“ Sagt Shamir .
„Wir haben zwei verschiedene Himmelsdurchmusterungen, die genau die gleichen Muster zeigen, auch wenn die Galaxien völlig unterschiedlich sind.“ Es gibt keinen Fehler, der dazu führen kann. „Das ist das Universum, in dem wir leben. Das ist unser Zuhause.“
Die Studie ist auf der Preprint-Website verfügbar arXiv.org .