Вращение галактик показывает, что Вселенная может иметь определенную структуру

Анализ более 200 000 спиральных галактик выявил неожиданные связи между направлениями вращения галактик, и структура, образованная этими связями предполагает, что ранняя Вселенная могла вращаться, согласно исследованию Университета Канзас.

Эти выводы важны, поскольку наблюдения противоречат некоторым предыдущим предположениям о крупномасштабной структуре Вселенной.

Со времен Эдвина Хаббла астрономы считали, что Вселенная расширяется без какого-либо определенного направления и что галактики в ней распределены без определенной космологической структуры.

Но недавние наблюдения учеными геометрических структур из более чем 200 000 спиральных галактик предполагают, что вселенная может иметь определенную структуру и что ранняя вселенная могла вращаться. Паттерны в распределении этих галактик показывают, что, согласно исследованию, спиральные галактики в разных частях Вселенной, разделенные пространством и временем, связаны направлением, в котором они вращаются.

Спиральная галактика является уникальным астрономическим объектом, потому что ее внешний вид зависит от точки зрения наблюдателя. Например, спиральная галактика, которая вращается по часовой стрелке при наблюдении с Земли, кажется, вращается против часовой стрелки, когда наблюдатель находится на противоположной стороне этой галактики.

Если Вселенная изотропна и не имеет определенной структуры, как предсказывали ранее, количество галактик, вращающихся по часовой стрелке, будет примерно равно числу галактик, вращающихся против часовой стрелки. Ученые использовали данные современных телескопов, чтобы показать, что это не так.

С традиционными телескопами считать галактики во вселенной — непростая задача. Но современные роботизированные телескопы, такие как Sloan Digital Sky Survey, или SDSS и Pan-STARRS, способны автоматически получать изображения многих миллионов галактик при съемке неба. Машинное зрение может затем сортировать миллионы галактик по направлению их вращения гораздо быстрее, чем любой человек или группа людей.

При сравнении количества галактик с различными направлениями вращения число галактик, которые вращаются по часовой стрелке, не равно числу галактик, которые вращаются против часовой стрелки.

Разница невелика, чуть более 2%, но при большом количестве галактик вероятность появления такой асимметрии случайно составляет менее 1 к миллиарду, согласно исследованию.

Модели охватывают более 4 миллиардов световых лет, но асимметрия в этом диапазоне не является однородной. Исследование показало, что асимметрия становится выше, когда галактики находятся дальше от Земли, что показывает, что ранняя вселенная была более последовательной и менее хаотичной, чем нынешняя.

Но данные не только показывают, что вселенная не симметрична, но также и то, что асимметрия изменяется в различных частях вселенной, и различия показывают уникальный многополюсный образец.

«Если у вселенной есть ось, то это не простая ось, как у карусели», — говорят ученые. «Это сложное выравнивание нескольких осей, которые также имеют свой определенный дрейф».

Концепция космологических мультиполей не нова. Предыдущие космические обсерватории, такие как Космический Фоновый Исследователь или COBE; микроволновый зонд WMAP; и обсерватория Планка — показали, что космический микроволновый фон, который является электромагнитным излучением самой ранней вселенной, также имеет несколько полюсов.

Но измерение космического микроволнового фона чувствительно к загрязнению переднего плана — например, препятствие в виде Млечного Пути — и не может показать, как эти полюса менялись со временем.

Асимметрия между направлениями вращения спиральных галактик — это измерение, которое не чувствительно к препятствиям. То, что может препятствовать вращению галактик в одном направлении в определенном поле, неизбежно будет также препятствовать вращению галактик и в противоположном направлении.