Doteraz sme boli presvedčení, že od počiatku sa vesmír pomaly rozťahuje bez osobitného smeru a galaxie v ňom sú distribuované bez definovanej kozmologickej štruktúry. Štúdia počítačového vedca Liora Shamira však naznačuje niečo iné.

Portál Phys len nedávno upozornil na zaujímavú štúdiu výpočtového astronóma a počítačového vedca Liora Shamira z Kansasskej štátnej univerzity. Jeho analýza viac ako 200 000 špirálovitých galaxií odhalila neočakávané súvislosti medzi ich smermi rotácie, pričom štruktúra vytvorená týmito súvislosťami môže naznačovať, že skorý vesmír sa mohol dokonca točiť.

Nové zistenia, ktoré možno popierajú naše doterajšie znalosti o vesmíre

Svoje zistenia Shamir predstavil na 236. stretnutí Amerického astronomického spoločenstva a naznačil, že jeho pozorovania sú v rozpore s niektorými predchádzajúcimi predpokladmi o rozsiahlej štruktúre vesmíru. Od čias Edwina Hubbla astronómovia verili, že vesmír sa neustále rozťahuje bez osobitného smeru a že galaxie v ňom sú distribuované bez definovateľnej kozmologickej štruktúry.

Zobraziť celú galériu (4)

Známe grafické znázornenie počiatku nášho vesmíru znázorňujúce jeho rozťahovanie sa. Podľa astronómov sa vesmír neustále rozťahuje bez akéhokoľvek osobitného smeru a galaxie v ňom sú distribuované bez akejkoľvek definovanej štruktúry. Shamir ukázal, že to nemusí byť pravda. Zdroj: NASA/WMAP Science Team

Shmirove nedávne pozorovania geometrických vzorcov viac ako 200 000 špirálovitých galaxií však naznačujú, že vesmír by mohol mať definovanú štruktúru a v jeho skorých počiatkoch sa mohol dokonca aj točiť. Vzorce distribúcie týchto galaxií totiž naznačujú, že špirálovité galaxie v rôznych častiach vesmíru, oddelené priestorom aj časom, sú prepojené podľa smeru, ktorým sa otáčajú.

Špirálovitá galaxia je jedinečný astronomický objekt, pretože jej vizuálny vzhľad závisí od perspektívy pozorovateľa. Napríklad špirálovitá galaxia, ktorá sa pri pozorovaní zo Zeme otáča v smere hodinových ručičiek, sa môže v prípade pozorovateľa z opačnej strany tejto galaxie zdať, že sa otáča proti smeru hodinových ručičiek.

Zobraziť celú galériu (4)

Na obrázku je možné vidieť Bodeho galaxiu označenú ako M 81. Ide o príklad špirálovitej galaxie vzdialenej od Slnka 12 miliónov svetelných rokov, nachádzajúcej sa v súhvezdí Veľká medvedica. Zdroj: NASA, ESA and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Ak je vesmír izotropný a nemá žiadnu konkrétnu štruktúru tak, ako to predpovedali astronómovia, potom by bol počet galaxií, ktoré sa otáčajú v smere hodinových ručičiek, približne rovnaký ako počet galaxií, ktoré sa otáčajú proti smeru hodinových ručičiek. Aby Shamir dokázal túto teóriu overiť alebo vyvrátiť, bol nútený použiť tie najmodernejšie ďalekohľady.

Bez moderných ďalekohľadov by tento výskum nebol možný

S tradičnými ďalekohľadmi je počítanie galaxií vo vesmíre veľmi náročnou, zdĺhavou a skľučujúcou úlohou. Ale moderné robotické teleskopy, ako sú SDSS alebo Pan-STARRS, dokážu automaticky snímať milióny galaxií. Strojové videnie potom zoradí milióny galaxií podľa ich smeru otáčania oveľa rýchlejšie ako ktorákoľvek osoba alebo skupina ľudí.

Zobraziť celú galériu (4)

Ďalekohľad Sloan Foundation 2.5m vesmírneho projektu SDSS, ktorý bol použitý pri hľadaní špirálovitých galaxií. Zdroj: SDSS

Shamir tak pri porovnaní počtu galaxií s rôznymi smermi otáčania zistil, že počet galaxií, ktoré sa otáčajú v smere hodinových ručičiek, sa nerovná počtu galaxií, ktoré sa otáčajú proti smeru hodinových ručičiek. Rozdiel bol však napriek tomu malý, len 2 %. S veľkým počtom galaxií je ale podľa Shamirovho prieskumu pravdepodobnosť 1 ku 4 miliardám, že takáto asymetria nastane.

Napriek tomu, že jednotlivé vzory galaxií boli pozorované naprieč viac ako 4 miliardami svetelných rokov, štúdia ukázala, že asymetria naprieč týmto veľkým priestorom nebola jednotná. Výsledky naznačili, že asymetria sa zvyšovala so zväčšujúcou sa vzdialenosťou od Zeme. To znamená, že vesmír bol vo svojich počiatkoch konzistentnejší a menej chaotickejší ako ten súčasný.

Náš vesmír je veľmi komplexný

Jednotlivé vzory galaxií však nielenže ukázali, že vesmír nie je symetrický, ale naznačujú tiež, že zmeny asymetrie v rôznych častiach vesmíru vykazujú jedinečný model multipólov. „Ak má vesmír nejakú os, nejde o jednoduchú os, ako je napríklad kolotoč. Je to komplexné zarovnanie viacerých osí, ktoré majú takisto aj určitý posun,“ povedal Shamir.

Pojem multipólov nie je v kozmológii nový. Ukázalo sa, že kozmické mikrovlnné pozadie, ktoré je elektromagnetickým žiarením z veľmi skorého vesmíru, vykazuje viacero elektrických pólov.

Meranie kozmického mikrovlnného pozadia je však citlivé na šum v popredí, ako je napríklad prekážka v podobe Mliečnej dráhy. To neumožňuje ukázať, ako sa tieto póly postupom času menili.

Zobraziť celú galériu (4)

Tento obrázok ukazuje mollweidovú projekciu mapy štvorpólu, resp. kvadrupólu, znázorňujúceho distribúciu smerov rotácie galaxií celej pozorovateľnej oblohy. Tento obrázok zároveň ukazuje komplexnú štruktúru kozmu. Zdroj: Kansas State University

Asymetria medzi smermi otáčania špirálovitých galaxií je však mierou, ktorá nie je citlivá na tieto prekážky. To, čo dokáže brániť, aby sa galaxie otáčali v jednom smere v určitom poli záberu, tiež nevyhnutne bráni galaxiám, ktoré sa otáčajú opačným spôsobom.

Dokázal tak, že vzory otáčania špirálovitých galaxií sú vzájomne prepojené naprieč zložitými kozmickými štruktúrami oddelenými časom aj priestorom.

„Neexistuje žiadna chyba alebo kontaminácia, ktorá by sa mohla prejaviť prostredníctvom takýchto jedinečných, komplexných a konzistentných vzorcov,“ povedal Shamir. „Máme dva rôzne prieskumy oblohy, ktoré ukazujú presne rovnaké vzorce, aj keď sú galaxie úplne odlišné. Neexistuje žiadna chyba, ktorá by k tomu mohla viesť. Toto je vesmír, v ktorom žijeme. Toto je náš domov.“