Un'analisi di oltre 200, 000 galassie a spirale ha rivelato collegamenti inaspettati tra le direzioni di rotazione delle galassie, e la struttura formata da questi collegamenti potrebbe suggerire che l'universo primordiale potrebbe aver ruotato, secondo uno studio della Kansas State University.

Lior Shamir, un astronomo computazionale e informatico dello stato K, ha presentato i risultati al 236° meeting dell'American Astronomical Society nel giugno 2020. I risultati sono significativi perché le osservazioni sono in conflitto con alcune ipotesi precedenti sulla struttura su larga scala dell'universo.

Fin dai tempi di Edwin Hubble, gli astronomi hanno creduto che l'universo si stia gonfiando senza una direzione particolare e che le galassie al suo interno siano distribuite senza una particolare struttura cosmologica. Ma le recenti osservazioni di Shamir di modelli geometrici di oltre 200, 000 galassie a spirale suggeriscono che l'universo potrebbe avere una struttura definita e che l'universo primordiale potrebbe aver ruotato. I modelli nella distribuzione di queste galassie suggeriscono che le galassie a spirale in diverse parti dell'universo, separati sia dallo spazio che dal tempo, sono collegati attraverso le direzioni verso cui ruotano, secondo lo studio.

"La scienza dei dati in astronomia non ha solo reso la ricerca astronomica più conveniente, ma ci permette anche di osservare l'universo in un modo completamente diverso, " disse Shamir, anche un professore associato di informatica dello stato K. "Il modello geometrico esibito dalla distribuzione delle galassie a spirale è chiaro, ma può essere osservato solo quando si analizza un numero molto elevato di oggetti astronomici."

Una galassia a spirale è un oggetto astronomico unico perché il suo aspetto visivo dipende dalla prospettiva dell'osservatore. Ad esempio, una galassia a spirale che ruota in senso orario se osservata dalla Terra, sembrerebbe ruotare in senso antiorario quando l'osservatore si trova nella parte opposta di quella galassia. Se l'universo è isotropo e non ha una struttura particolare, come avevano previsto gli astronomi precedenti, il numero di galassie che ruotano in senso orario sarebbe approssimativamente uguale al numero di galassie che ruotano in senso antiorario. Shamir ha utilizzato i dati dei telescopi moderni per dimostrare che non è così.

Con i telescopi tradizionali, contare le galassie nell'universo è un compito arduo. Ma i moderni telescopi robotici come lo Sloan Digital Sky Survey, o SDSS, e il telescopio panoramico e il sistema di risposta rapida, o Pan-STARRS, sono in grado di visualizzare automaticamente molti milioni di galassie mentre osservano il cielo. La visione artificiale può quindi ordinare milioni di galassie in base alla loro direzione di rotazione molto più velocemente di qualsiasi persona o gruppo di persone.

Quando si confronta il numero di galassie con diverse direzioni di spin, il numero di galassie che ruotano in senso orario non è uguale al numero di galassie che ruotano in senso antiorario. La differenza è piccola, poco più del 2%, ma con l'alto numero di galassie, c'è una probabilità da 1 a 4 miliardi di avere una tale asimmetria per caso, secondo la ricerca di Shamir.

I modelli si estendono su oltre 4 miliardi di anni luce, ma l'asimmetria in quell'intervallo non è uniforme. Lo studio ha scoperto che l'asimmetria aumenta quando le galassie sono più distanti dalla Terra, il che mostra che l'universo primordiale era più coerente e meno caotico dell'universo attuale.

Ma i modelli non mostrano solo che l'universo non è simmetrico, ma anche che l'asimmetria cambia in diverse parti dell'universo, e le differenze mostrano un modello unico di multipoli.

"Se l'universo ha un asse, non è un semplice asse singolo come una giostra, "Ha detto Shamir. "Si tratta di un complesso allineamento di più assi che hanno anche una certa deriva".

Il concetto di multipoli cosmologici non è nuovo. Osservatori spaziali precedenti, come il Cosmic Background Explorer, o COBE, satellitare; la sonda per anisotropia a microonde Wilkinson, o missione WMAP; e l'osservatorio di Planck, hanno mostrato che il fondo cosmico a microonde, che è la radiazione elettromagnetica dell'universo primordiale, presenta anche più poli. Ma la misurazione del fondo cosmico a microonde è sensibile alla contaminazione in primo piano, come l'ostruzione della Via Lattea, e non può mostrare come questi poli siano cambiati nel tempo. L'asimmetria tra le direzioni di spin delle galassie a spirale è una misura che non è sensibile all'ostruzione. Ciò che può ostacolare le galassie che ruotano in una direzione in un certo campo, ostacolerà necessariamente anche le galassie che ruotano nella direzione opposta.

"Non c'è errore o contaminazione che possa manifestarsi attraverso un così unico, modelli complessi e coerenti, "Ha detto Shamir. "Abbiamo due diverse rilevazioni del cielo che mostrano esattamente gli stessi schemi, anche quando le galassie sono completamente diverse. Non c'è errore che possa portare a questo. Questo è l'universo in cui viviamo. Questa è la nostra casa".