Opazovanja globokega polja JWST so v nasprotju s kozmološkim načelom

Opazovanja globokega polja vesoljskega teleskopa Jamesa Webba v okviru JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) nedvoumno kažejo, da se večina galaksij vrti v smeri, ki je nasprotna smeri vrtenja Rimske ceste. to nenaključnost v smeri rotacije galaksije je v nasprotju s kozmološkimi načeli, ki zahtevajo število galaksij, ki se vrtijo v eno smer, je skoraj enako številu galaksij, ki se vrtijo v nasprotni smeri. Standardni kozmološki princip (CP) meni, da je vesolje homogeno in izotropno v velikem merilu, tj. vesolje je enako v vseh smereh, ni preference glede smeri. Natančen razlog za opaženo nedoslednost ni znan. morda, kozmološko načelo je nepopolno pri zajemanju obsežne strukture vesolja in vesolje se je začelo z vrtenjem ali pa ima ponavljajoč se fraktalni vzorec.

Kozmološki princip (CP) je ena od osnovnih idej v kozmologiji. V skladu s tem je vesolje hkrati homogeno in izotropno, na dovolj velikem merilu, tj. vesolje je enako v vseh smereh, ni smernih preferenc. V kontekstu smeri vrtenja galaksij standardno kozmološko načelo nakazuje, da mora biti število galaksij, ki se vrtijo v eno smer, skoraj enako številu galaksij, ki se vrtijo v nasprotni smeri. Vendar so prejšnje študije pokazale, da temu ni tako, in predlagale asimetrijo v smeri vrtenja galaksije. Nedavna analiza izjemno podrobnih slik galaksij v zgodnjem vesolju, ki jih zagotavlja JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), nedvoumno kaže, da se večina galaksij v globokih poljih vrti v smeri, ki je nasprotna smeri vrtenja naše domače galaksije Rimska cesta.

Z JWST lahko vsi vidijo, da se večina galaksij v globokem vesolju vrti v nasprotni smeri od Rimske ceste. Toda kako je to mogoče? Morda se je vesolje rodilo vrteče se, ali pa je to posledica razdalje in vrtilne hitrosti.https://t.co/R4ZuRhgaFn pic.twitter.com/8u3P9iHeJI
— Lior Shamir (@shamir_lior) Februar 27, 2025

Mlečna cesta – galaksija, v kateri živimo
1. Naša domača galaksija Rimska cesta je spiralna galaksija s ploščato strukturo v obliki diska.
2. Vse zvezde (vključno s soncem) in plin v disku se vrtijo okoli galaktičnega središča v nasprotni smeri urinega kazalca (za opazovalca nad galaktično ravnino).
3. Sonce skupaj s svojim celotnim planetarnim sistemom, vključno z Zemljo, se nahaja v spiralnem kraku Orion-Cygnus približno 25,000 svetlobnih let od galaktičnega središča in potrebuje približno 230 milijonov let, da opravi eno rotacijo okoli središča.
4. Zemlja, lokacija naših opazovanj, se prav tako vrti okoli galaktičnega središča v nasprotni smeri urinega kazalca skupaj z vsem ostalim v Rimski cesti.

JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES)
1. Namen: študij zgodnjega vesolja
2. Preučuje nastanek in razvoj galaksij od visokega rdečega premika do kozmičnega poldneva (kar ustreza rdečim premikom z = 2–3, ko je bilo vesolje staro približno 2 do 3 milijarde let)
3. Uporablja infrardeče slikanje in spektroskopijo v globokih poljih GOODS-S in GOODS-N (GOODS-N sovpada s Hubblovim globokim poljem Sever, medtem ko GOODS-S sovpada z Chandra Deep Field South).
4. V prvem letu so raziskovalci JADES naleteli na stotine galaksij kandidatov iz prvih 650 milijonov let po velikem poku.

Globok pregled izvora Great Observatories (GOODS)
1. Združuje globoka opazovanja iz treh velikih observatorijev: vesoljskega teleskopa Hubble, vesoljskega teleskopa Spitzer in rentgenskega observatorija Chandra, skupaj s podatki iz drugih teleskopov.
2. Astronomom omogoča preučevanje nastanka in razvoja galaksij v oddaljenem, zgodnjem vesolju.
3. želi združiti izjemno globoka opazovanja NASA-jevih Velikih observatorijev (Spitzer, Hubble in Chandra), ESA Herschel in XMM-Newton ter najmočnejših zemeljskih objektov.

Na slikah globokega polja zgodnjega vesolja, ki jih je posnel JWST v okviru programa JADES, je bilo ugotovljeno, da je število galaksij, ki se vrtijo v smeri, ki je nasprotna smeri vrtenja Rimske ceste, 50 % večje od števila galaksij, ki se vrtijo v isti smeri kot Rimska cesta. Tako obstaja izrazita asimetrija v porazdelitvi smeri vrtenja galaksij v zgodnjem vesolju.

Natančen razlog za opaženo asimetrijo, ki je v nasprotju s standardnim kozmološkim načelom, ni znan. Zamisel, da je "vesolje hkrati homogeno in izotropno v velikem obsegu", ni dokazana. Zdi se, da jo opazovanja globokega polja JWST kršijo. Morda je načelo nepopolno in ne zajema pravilno strukture velikega obsega (LSS) zgodnjega vesolja.

Alternativni kozmološki modeli kršijo predpostavko o izotropiji standardnega kozmološkega principa, vendar pojasnjujejo opaženo kršitev simetrije v smeri rotacije galaksije. Kozmologija črne luknje (BHC) in teorija vrtečega se vesolja sta tak alternativni model. V skladu s tem se vesolje nahaja znotraj črne luknje v matičnem vesolju. Ker se črna luknja vrti, se tudi vesolje v črni luknji vrti v isto smer, zato ima takšno vesolje os ali prednostno smer vrtenja, kar lahko pojasni, zakaj ima večina galaksij, opazovanih v globokem polju JWST, eno smer vrtenja. Fraktalna struktura vesolja je še en alternativni model, ki temelji na predpostavki, da ima velika struktura vesolja fraktalno strukturo. Ponavljajoči se fraktalni vzorec zanika naključnost v vesolju in s tem kršitev simetrije v smereh vrtenja galaksij.

Druga možnost je, da je kozmološko načelo res veljavno, da je vesolje naključno in da je opazovana nenaključnost v smeri vrtenja galaksije v globokem polju JWST za opazovalca na Zemlji učinek vrtilne hitrosti opazovanih galaksij glede na vrtilno hitrost Rimske ceste na svetlost galaksij. Galaksije, ki se vrtijo v smeri, ki je nasprotna smeri vrtenja Rimske ceste, so videti svetlejše zaradi učinka Dopplerjevega premika in je bolj verjetno, da jih bomo opazili. Ker pa je vpliv vrtilne hitrosti na svetlost galaksij blag, je težko razložiti opazovanja z JADES in drugimi programi. Morda kakšen neznan vidik fizike rotacije galaksije vpliva na opazovanja.

***

Reference:

Shamir L., 2025. Porazdelitev rotacije galaksije v JWST Advanced Deep Extragalactic Survey. Mesečna obvestila Kraljevega astronomskega društva, zvezek 538, številka 1, marec 2025, strani 76–91. Objavljeno 17. februarja 2025. DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staf292

Novice z univerze Kansas State University – Študija raziskovalca K-State prinaša zagonetne ugotovitve o Rimski cesti, rotacijah galaksij v globokem vesolju. Objavljeno 12. marca 2025. Na voljo na https://www.k-state.edu/media/articles/2025/03/lior-shamir-james-webb-space-telescope-spinning-galaxies.html

Max-planck-gesellschaft. Novice – Reševalna misija za kozmološki princip. Objavljeno 17. septembra 2024. Na voljo na https://www.mpg.de/23150751/meerkat-absorption-line-survey-and-the-cosmological-principle

Aluri PK, et al 2023. Ali je opazovano vesolje skladno s kozmološkim načelom? Klasična in kvantna gravitacija, letnik 40, številka 9. Objavljeno 4. aprila 2023. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6382/acbefc