Astronomowie odkryli właśnie, że największe struktury we Wszechświecie wirują i tworzą w kosmicznej sieci kręte łańcuchy galaktyk i ciemnej materii. Niczym gigantyczne kosmiczne twistery włókna kosmicznej sieci powoli obracają się wokół własnej osi, jednocześnie dostarczają materię do gromady galaktyk. Te ogromne struktury składają się z galaktyk, gazu i ciemnej materii – i mogą mierzyć nawet setki milionów lat świetlnych. Są to obecnie największe struktury we Wszechświecie, o których wiemy, że się obracają.
Zespół kierowany przez Penga Wanga (Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP), Niemcy) znalazł dowody na obrót tych włókien. Zbadał ponad 200 000 galaktyk zaobserwowanych w ramach projektu przeglądu nieba Sloan Digital Sky Survey. W artykule opublikowanym 14 czerwca w Nature Astronomy zespół stwierdza, że jego wyniki są zgodne z wykryciem sygnału, którego można się spodziewać, w sytuacji, gdy włókna faktycznie się obracają.
Wiemy już oczywiście od dawna, że duża część znanego nam Wszechświata wiruje – w tym gwiazdy, galaktyki i ich gromady. Jednak astronomowie wciąż nie rozumieją, czy i w jaki sposób takie obroty zachodzące w mniejszej skali łączą się z tymi zachodzącymi w (znacznie) większej skali. Obracanie się wokół własnej osi międzygalaktycznych włókien jest kluczowym elementem tej kosmicznej układanki – komentuje teoretyk, Miguel Aragon-Calvo (Narodowy Uniwersytet Autonomiczny Meksyku). Oznacza to jednak, że musi istnieć jakiś jeszcze nieznany, fizyczny mechanizm odpowiedzialny za kręcenie tych ogromnych obiektów.
Astronomowie wykorzystali specjalny algorytm do identyfikacji wyróżniających się struktur liniowych w rozmieszczeniu galaktyk w gromadach. Połączyli ze sobą dane dotyczące ponad 17 000 włókien odkryli dowody na to, że galaktyki po jednej stronie danego „grzbietu” włókna mają na ogół większe przesunięcie ku czerwieni (będącego miarą prędkości radialnej galaktyk, czyli prędkości ich ruchu w kierunku ku Ziemi lub od Ziemi) niż galaktyki położone po drugiej stronie grzbietu. To właśnie te asymetrie w ruchu sugerują naukowcom, że galaktyki wirują wokół osi włókien, z prędkościami dochodzącymi do 100 kilometrów na sekundę (200 000 mph). Może się przy tym wydawać, że to bardzo szybko, ale generalnie to zbyt wolno nawet na to, aby mogły one ukończyć jedną pełną „orbitę” wokół włókna w obecnym czasie istnienia Wszechświata).
Zgodnie z popularnymi modelami kosmologicznymi to grawitacja skoncentrowała materię (zarówno tę widoczną, jak i ciemną) w cienkie arkusze i wydłużone włókna. Istnieją pewne obserwacyjne dowody na istnienie rozrzedzonego gazu i ciemnej materii w tej kosmicznej sieci, choć jest to niewątpliwie dość rzadkie zjawisko. Jednak skomplikowana trójwymiarowa struktura jest już wyraźnie widoczna w rozmieszczeniu galaktyk, które uformowały się z tego surowca. Symulacje komputerowe i pomiary prędkości wskazują na to, że ciemna materia, gaz i galaktyki zdają się powoli płynąć w kierunku gromad galaktyk wciąż rosnących w węzłach kosmicznej sieci, w których spotykają się włókna.
Aragon-Calvo był członkiem zespołu, który niedawno znalazł oznaki wirowania włókien w tzw. Symulacji Milenijnej (MS; Springel et al. 2005) – symulacji komputerowej wzrostu wielkoskalowych struktur kosmicznych opartej wyłącznie na ciemnej materii. Uważa teraz, że Wang i jego koledzy wykonali świetną robotę, bo odkryli rzeczywisty, obserwowany w danych galaktycznych sygnał związany z obrotem. Nic zresztą dziwnego – bezpośrednie obserwacje to najlepsze potwierdzenie przewidywań teoretycznych.
Nie wiadomo jednak jeszcze, w jaki sposób te przypominające spiralny korkociąg ruchy galaktyk w kosmicznej sieci wpływają na rotację mniejszych struktur, takich jak gromady galaktyk. Co ciekawe, obserwowana asymetria ruchu jest silniejsza we włóknach, które łączą ze sobą masywniejsze skupiska galaktyk i gromad, co sugeruje, że skupiska te same z siebie mają wpływ na zachowanie się włókien. Naukowcy biorący udział w tych badaniach mają nadzieję, że ich dalsze prace mogą również ujawnić, na którym etapie tworzenia się struktury włókna przyspieszają w swoim ruchu, i jak wpływa to na zawarte w nich galaktyki.
Co ciekawe, zdaniem Aragona-Calvo teorie sugerują, że materia w nowo narodzonym Wszechświecie nie powinna wykazywać żadnej nielosowej, systematycznej rotacji. Gdybyśmy mogli znaleźć sygnatury takiej pierwotnej wirowości, mogłoby to wskazywać na istnienie nieznanych dotąd procesów, a nawet na całkiem nową fizykę – podsumowuje. Czy zatem możliwe jest, że również i Wszechświat obraca się jako całość? Byłby to swego rodzaju przełom.
Czytaj więcej:
- Cały artykuł
- Oryginalna praca naukowa: Possible observational evidence for cosmic filament spin, Peng Wang et al. Nature Astronomy (2021)
Źródło: Sky And Telescope
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na ilustracji: Artystyczna wizja odwzorowująca włókna kosmicznej sieci składające się z gazu, galaktyk i ciemnej materii. Stwierdzono niedawno, że galaktyki we włóknach wirują i płyną ruchem spiralnym w kierunku większych skupisk materiału zwanych węzłami. Źródło: Credit: AIP/ A. Khalatyan/ J. Fohlmeister
