Studie von 200.000 Galaxien enthüllt, dass sich das gesamte Universum möglicherweise schon früh in eine Richtung gedreht hat

Fast alles im Universum dreht sich. Planeten rotieren um ihre Achse, Sterne drehen sich um Schwarze Löcher und Galaxien drehen sich in großen Spiralstrukturen. Aber was ist mit dem Universum als Ganzes?

Strukturen rotieren aufgrund einer Eigenschaft, die als Drehimpuls bekannt ist. Der Drehimpuls ist ein Maß für Masse und Rotation und eine erhaltene physikalische Eigenschaft. Eine seiner Eigenschaften ist, dass sich die Masse schneller dreht, wenn sie sich nähert, um den Drehimpuls konstant zu halten. Das sieht man bei Eiskunstläufern, wenn sie in die Luft springen und ihre Gliedmaßen nah an ihren Körper ziehen. Galaxien, Sterne und Planeten wurden alle aus großen Wolken aus kosmischem Gas und Staub gebildet. Da die Schwerkraft diese Wolken zum Kollabieren brachte, wurde selbst die kleinste Drehung verstärkt. Es ist also natürlich, dass sie sich alle drehen.

Aber im kosmischen Maßstab liegen die Dinge anders. Es wird allgemein angenommen, dass das Universum homogen und isotrop. Dies bedeutet, dass Materie im Durchschnitt gleichmäßig verteilt sein sollte und dass der Gesamtdrehimpuls des Kosmos ungefähr Null sein sollte. Wenn das stimmt, sollte die Rotation der Galaxien zufällig sein. In jedem Bereich des Weltraums, den Sie betrachten, sollte sich etwa die Hälfte im Uhrzeigersinn und etwa die Hälfte gegen den Uhrzeigersinn drehen.

Bias in den Spinrichtungen von Galaxien auf kosmischer Skala. Bildnachweis: Lior Shamir

Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass die galaktische Rotation nicht homogen ist. Im Jahr 2011, a Studie von 15.000 Galaxien festgestellt, dass es eine kleine Verzerrung bei der Rotation gab. Aufgrund der relativ kleinen Stichprobengröße war die Evidenz etwas schwach. Aber diese Woche wurde auf dem 236. Treffen der American Astronomical Society ein Papier vorgestellt, das eine noch stärkere Voreingenommenheit zeigte.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Arbeit noch keinem Peer-Review unterzogen wurde, daher sollten wir mit den Schlussfolgerungen vorsichtig sein. Die Studie untersuchte 200.000 Galaxien und ihre gemessenen Rotationen. Bei der größeren Stichprobengröße fand es nicht nur einen Rotationsbias, sondern auch einige seiner kosmologischen Eigenschaften. Zum einen scheint der Bias mit größerer Rotverschiebung stärker zu werden. Bei immer größeren Maßstäben ist die Voreingenommenheit schwerer zu ignorieren.

Der kalte Fleck im kosmischen Mikrowellenhintergrund. Quelle: ESA Planck Collaboration

Dies unterstützt die Idee, dass das Universum als Ganzes eine Rotationsachse hat. Interessanterweise scheint die kosmische Achse mit der sogenannten kalter Fleck des kosmischen Mikrowellenhintergrunds. Das ist zwar interessant, aber wir sollten wahrscheinlich nicht zu viel hineinlesen. Zum einen unterstützen die Daten keine einfache, einzelne Rotationsachse wie die eines Planeten oder Sterns. Stattdessen hat die Vorspannung eine kompliziertere Multipolstruktur.

Alles in allem scheint etwas Seltsames vorzugehen. Obwohl das Universum ungefähr homogen und isotrop zu sein scheint, deuten Studien wie diese darauf hin, dass es nicht exakt ist. Das mag zwar keine große Sache sein, hat aber enorme Auswirkungen auf unsere kosmologischen Modelle.

Referenz:Lange, Michael J.' Nachweis eines Dipols in der Händigkeit von Spiralgalaxien mit Rotverschiebung z? 0,04 .“ Physikbriefe B 699.4 (2011): 224-229.

Referenz:Shamir, L.“ Die Verteilung der Spinrichtungen von Galaxien in Pan-STARRS und SDSS zeigt großräumige Multipole und Rotverschiebungsabhängigkeit . '236. AAS-Treffen (virtuell)336.02, 2020.